JPH10106898A - 固体電解コンデンサに使用するコンデンサ素子の構造及びコンデンサ素子におけるチップ体の固め成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁金属の粉末を固めて焼結したチップ体１
と、このチップ体１の一端面１ａから突出する陽極ワイ
ヤ２と、前記チップ体の金属粉末の表面に形成した誘電
体膜と、この誘電体膜の表面に形成した固体電解質層
と、この固体電解質層の表面に形成した陰極側電極膜と
から成る固体電解コンデンサ用のコンデンサ素子におい
て、その製造に際しての不良品の発生率を低減する。 【手段】 前記チップ体１は、その一端面１ａと各側面
１ｂとの間に、内側への傾斜面１ｃ又は円弧面を設けた
形態である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タンタル固体電解
コンデンサ等のようにコンデンサ素子に金属粉末を多孔
質に焼結したチップ体を使用した固体電解コンデンサに
おいて、そのコンデンサ素子の構造と、このコンデンサ
素子に使用するチップ体の固め成形方法とに関するもの
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
使用されるコンデンサ素子Ａは、図１に示すように、タ
ンタル等のような弁作用の金属粉末を多孔質の立方体に
固め成形したのち焼結して成るチップ体Ａ１と、当該チ
ップ体Ａ１の内部に一部が埋設され、且つ、このチップ
体Ａ１における一端面Ａ１′から突出するタンタル等の
金属製の陽極ワイヤＡ２とで構成し、そのチップ体Ａ１
を、図２に示すように、りん酸水溶液Ｂ等の化成液中
に、当該チップ体Ａ１における一端面Ａ１′が液面から
適宜深さＨの部位に位置するように浸漬した状態で、直
流電流を印加して陽極酸化を行うことにより、このチッ
プ体Ａ１における金属粉末の表面及び前記陽極ワイヤＡ
２の付け根部の表面に、図３に示すように、五酸化タン
タル等の誘電体膜Ａ３を形成し、次いで、前記チップ体
Ａ１を、図４に示すように、硝酸マンガン水溶液Ｃ中
に、当該チップ体Ａ１における一端面Ａ１′が硝酸マン
ガン水溶液Ｃの液面Ｃ１より沈まない状態にまで浸漬し
てチップ体Ａ１の内部に硝酸マンガン水溶液を浸透した
のち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、図５に示すように、前記誘電体膜Ａ３の
表面に二酸化マンガン等の固体電解質層Ａ４を形成し、
更に、この固体電解質層Ａ４の表面に、グラファイト層
を下地として銀又はニッケル等の金属膜による陰極側端
子電極膜Ａ５を形成すると言う構成にしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このコンデ
ンサ素子Ａにおいては、そのチップ体Ａ１における金属
粉末の表面に誘電体膜Ａ３を形成するに際して、前記チ
ップ体Ａ１の一端面Ａ１′から突出する陽極ワイヤＡ２
の付け根部の表面にも、誘電体膜Ａ３′を形成して、こ
の付け根部における誘電体膜Ａ３′にて、前記金属粉末
及び陽極ワイヤＡ２を含む陽極側と、前記誘電体膜Ａ３
の表面に形成される固体電解質層Ａ４及び陰極側端子電
極膜Ａ５を含む陰極側との間における電気絶縁性を確保
するように構成している。

【０００４】また、前記したコンデンサ素子Ａにおい
て、前記固体電解質層Ａ４を形成するに際しては、チッ
プ体Ａ１を、図４に示すように、硝酸マンガン水溶液Ｃ
中に、当該チップ体Ａ１における一端面Ａ１′が硝酸マ
ンガン水溶液Ｃの液面Ｃ１より若干の寸法ｈだけ低く、
そして、液面が前記一端面Ａ１′の周囲における隅角部
から表面張力で盛り上がるような深さの状態にまで浸漬
するのである。

【０００５】しかし、前記したような浸漬状態におい
て、液面における表面張力のバランスは、液面が振動等
にて揺れることによって崩れることがしばしば発生する
が、前記表面張力のバランスが崩れた場合に、硝酸マン
ガン水溶液は、前記した浸漬深さｈの落差をもって、チ
ップ体Ａ１の一端面Ａ１′に沿って、当該一端面Ａ１′
における中心の陽極ワイヤＡ２に向かって可成りの勢い
で多量に流れ込むことにより、この硝酸マンガン水溶液
が、前記陽極ワイヤＡ２の付け根部における誘電体膜Ａ
３′を越えて陽極ワイヤＡ２に対して直接的に付着し
て、この部分に固体電解質層が形成される事態、つまり
この部分が絶縁不良になる事態が多発することになるか
ら、不良品の発生率が可成り高いのであった。

【０００６】また、従来、前記チップ体Ａ１を固め成形
するに際しては、例えば、特開平７−７４０６２号公報
等に記載されているように、成形金型に穿設した成形用
孔内に、当該成形用孔内の下部に上下動式の下部成形金
型を挿入した状態で、弁金属の粉末を充填し、次いで、
前記成形用孔内に、陽極ワイヤＡ２を保持した上部成形
金型を押し込むと同時に、前記下部成形金型を押し込む
ことにより、前記弁金属の粉末をチップ体Ａ１に、当該
チップ体Ａ１内に陽極ワイヤＡ２の一部を埋設するよう
に固め成形するようにしている。

【０００７】しかし、この従来における固め成形方法
は、チップ体Ａ１を、陽極ワイヤＡ２の軸線方向に圧縮
しての成形であって、上下両成形金型の押し込みよる圧
縮力が、前記陽極ワイヤＡ２の表面に対して直角方向に
作用するものではないのであるから、金属粉末の陽極ワ
イヤＡ２に対する押圧力が不足し、陽極ワイヤＡ２がチ
ップ体Ａ１から抜ける事態が多発すると言うように、固
め成形に際しての不良品の発生率が高いばかりか、陽極
ワイヤＡ２の付け根部の強度が低いことにより、この部
分に絶縁破壊が発生し易いと言う問題もあった。

【０００８】本発明は、これらの問題を解消したコンデ
ンサ素子の構造と、このコンデンサ素子におけるチップ
体の固め成形方法とを提供することを技術的課題とする
ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この技術的課題を達成す
るため本発明の構造は、「弁金属の粉末を多孔質の立方
体に固めて焼結したチップ体と、このチップ体の一端面
から突出する陽極ワイヤと、前記チップ体における金属
粉末の表面に形成した誘電体膜と、この誘電体膜の表面
に形成した固体電解質層と、この固体電解質層の表面に
形成した陰極側電極膜とから成る固体電解コンデンサ用
のコンデンサ素子において、前記チップ体は、これに誘
電体膜を形成する以前においてその一端面と各側面との
間に傾斜面又は円弧面を設けた形態であることを特徴と
する。」ものである。

【００１０】また、本発明の固め成形方法は、「成形金
型に穿設した成形用孔内に、当該成形用孔内の下部に下
部成形金型を挿入した状態で、弁金属の粉末を充填し、
次いで、前記成形用孔内に、陽極ワイヤを保持した上部
成形金型を、当該上部成形金型の先端面に内周面を斜め
内向きの傾斜面又は湾曲面にした窪み部を設けた形態に
して押し込むことを特徴とする。」ものである。

【００１１】

【発明の作用・効果】このように、チップ体のうち、そ
の一端面と各側面との間に、傾斜面又は円弧面を設けた
ことにより、このチップ体に対して、陽極酸化によって
誘電体膜を形成したのち、固体電解質層を形成するに際
して、チップ体を硝酸マンガン水溶液に浸漬したとき、
前記硝酸マンガン水溶液の液面は、従来のように、一端
面と各側面との隅角部から表面張力で盛り上がることな
く、前記傾斜面又は円弧面と各側面との隅角部から表面
張力にて盛り上がった状態になるから、液面よりチップ
体の一端面までの浸漬深さを、前記傾斜面又は円弧面の
高さ寸法の分だけ浅くすることができ、その結果、振動
等によって前記表面張力のバランスが崩れた場合に、硝
酸マンガン水溶液が、チップ体の一端面に流れ込むこと
を防止できるか、一端面への硝酸マンガン水溶液の流れ
込みを少なく、且つ、弱くすることができるから、陽極
ワイヤの付け根部に前記硝酸マンガン水溶液が、当該付
け根部の表面の形成されている誘電体膜を越えて直接的
に付着することを確実に低減できるのである。

【００１２】この場合において、前記傾斜面又は円弧面
は、一端面と各側面との間に設けるだけで良いことによ
り、この傾斜面又は円弧面を設けることによるチップ体
の体積の減少を僅少にとどめることができるのである。
また、前記傾斜面又は円弧面と各側面との間に、一端面
と略平行な細幅平坦面を設けることにより、前記傾斜面
又は円弧面と各側面との隅角部は鋭角になるから、チッ
プ体を硝酸マンガン水溶液に浸漬したときにおいて、そ
の液面が前記隅角部から表面張力によって盛り上がるよ
うな状態になることの確実性を向上できるのである。

【００１３】従って、本発明によると、コンデンサ素子
におけるチップ体に対して誘電体膜を形成することに次
いで固体電解質層を形成する場合に、陽極と陰極との間
に絶縁不良が発生することを、コンデンサ素子における
容量の低下を招来することなく、大幅に低減できる効果
を有する。また、本発明の固め成形方法は、先端面に内
周面を斜め内向きの傾斜面又は湾曲面にした窪み部を設
けた上部成形金型を、予め金属の粉末を充填した成形用
孔内に押し込みによって、チップ体に固め成形するもの
で、チップ体への固め成形と同時に、このチップ体の一
端面と各側面との間に、前記窪み部における傾斜面又は
湾曲面にて面取り面を形成することができ、しかも、前
記窪み部の存在により、金属の粉末を、陽極ワイヤに対
して強く押圧することができて、陽極ワイヤのチップ体
に対する付け根部の強度をアップできるから、陽極ワイ
ヤの付け根部に絶縁破壊が発生すること、及び、陽極ワ
イヤがチップ体から抜けることを確実に防止でき、不良
品の発生率を大幅に低減できるのである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
６〜図７の図面について説明する。この図において符号
１は、タンタル等のような弁作用の金属粉末を多孔質の
立方体に固め成形したのち焼結して成るチップ体を、符
号２は、タンタル等の金属製の陽極ワイヤ２を各々示
し、この陽極ワイヤ２は、前記チップ体１における一端
面１ａから突出するようにして前記チップ体１内に一部
埋設されている。

【００１５】そして、前記チップ体１のうち、前記一端
面１ａと各側面１ｂとの間の部分に、各側面１ｂから内
側への傾斜面１ｃを設けると言う構成にする。このよう
に構成した陽極ワイヤ２付きチップ体１は、図２及び図
４に示す従来の場合と同様に、りん酸水溶液Ｂ等の化成
液中に、当該チップ体１における一端面１ａが液面から
適宜深さＨの部位に位置するように浸漬した状態で、直
流電流を印加して陽極酸化を行うことにより、このチッ
プ体１における金属粉末の表面及び前記陽極ワイヤ２の
付け根部の表面に五酸化タンタル等の誘電体膜を形成
し、次いで、前記チップ体１を、硝酸マンガン水溶液中
に浸漬してチップ体１の内部に硝酸マンガン水溶液を浸
透したのち引き揚げて焼成することを複数回にわたって
繰り返して、前記誘電体膜の表面に二酸化マンガン等の
固体電解質層を形成し、更に、この固体電解質層の表面
に、グラファイト層を下地として銀又はニッケル等の金
属膜による陰極側端子電極膜を形成することにより、所
定のコンデンサ素子を製造する。

【００１６】前記チップ体１のうち、一端面１ａと各側
面１ｂとの間の部分に、各側面１ｂから内側への傾斜面
１ｃを設けたことにより、前記チップ体１に固体電解質
層を形成するに際して、このチップ体１を硝酸マンガン
水溶液Ｃに浸漬したとき、前記硝酸マンガン水溶液Ｃの
液面Ｃ１は、従来のように、一端面１ａと各側面１ｂと
の隅角部から表面張力で盛り上がることなく、図８に示
すように、前記傾斜面１ｃと各側面１ｂとの隅角部１ｄ
から表面張力にて盛り上がった状態になるから、液面Ｃ
１よりチップ体１の一端面１ａまでの浸漬深さｈを、前
記傾斜面１ｃの高さ寸法の分だけ浅くすることができ
る。

【００１７】その結果、振動等によって前記表面張力の
バランスが崩れた場合に、硝酸マンガン水溶液Ｃが、チ
ップ体１の一端面１ａに流れ込むことを防止できるか、
一端面１ａへの硝酸マンガン水溶液Ｃの流れ込みを大幅
に少なく、且つ、著しく弱くすることができるから、陽
極ワイヤ２の付け根部に前記硝酸マンガン水溶液Ｃが、
当該付け根部の表面の形成されている誘電体膜を越えて
直接的に付着することを確実に低減でき、ひいては、固
体電解質層を形成する場合における不良品の発生率を大
幅に低減できるのである。

【００１８】この場合において、図９及び図１０に示す
ように、前記各側面１ｂと傾斜面１ｃとの間に、一端面
１ａと略平行な細幅平坦面１ｅを設けることにより、前
記傾斜面１ｃと各側面１ｂとの隅角部１ｄは鋭角になっ
て、チップ体１を硝酸マンガン水溶液Ｃに浸漬したとき
において、その液面Ｃ１が前記隅角部１ｄから表面張力
によって盛り上がるような状態になることの確実性を向
上できるから、固体電解質層を形成する場合における不
良品の発生率を更に低減できるのである。

【００１９】なお、前記傾斜面１ｃは、これに代えて、
図１１に示すように、凸型の円弧面１ｃ′に形成する
か、或いは、図１２に示すように、凹型の円弧面１ｃ″
に形成しても良いことは言うまでもない。次に、図１３
及び図１４は、前記チップ体１の固め成形装置を示すも
ので、この固め成形装置は、成形用孔４を上下方向に延
びるように刻設した成形金型３と、この成形金型３にお
ける成形用孔４内の下部に、上下動自在に挿入した下部
成形金型５と、前記成形金型３における成形用孔４内の
上部に押し込み挿入される上部成形金型６とから成り、
前記上部成形金型６の先端面には、内周面を斜め内向き
の傾斜面６ａ′又は湾曲面にした窪み部６ａが設けられ
ている。

【００２０】そして、前記成形金型３における成形用孔
４内に、その下部に下部成形金型５を挿入した状態で、
金属の粉末を充填したのち、前記上部成形金型６を、当
該上部成形金型６にて陽極ワイヤ２を保持した状態で押
し込むのである。これにより、チップ体１を、その一端
面１ａと各側面１ｂの間に傾斜面１ｃを設けた形態にし
て固め成形することができるのであり、しかも、前記窪
み部６ａの存在により、金属の粉末を、陽極ワイヤ２に
対して強く押圧することができて、陽極ワイヤ２のチッ
プ体１に対する付け根部の強度をアップできるから、陽
極ワイヤ２の付け根部に絶縁破壊が発生すること、及
び、陽極ワイヤ２がチップ体１から抜けることを確実に
防止でき、不良品の発生率を大幅に低減できるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】コンデンサ素子におけるチップ体の斜視図であ
る。

【図２】チップ体に陽極酸化処理を施している状態を示
す図である。

【図３】陽極酸化処理を施して誘電体膜を形成した後の
前記チップ体の縦断正面図である。

【図４】前記チップ体を硝酸マンガン水溶液に浸漬した
状態を示す図である。

【図５】前記チップ体によるコンデンサ素子の縦断正面
図である。

【図６】本発明の実施形態によるチップ体の斜視図であ
る。

【図７】前記図６のチップ体の拡大縦断正面図である。

【図８】前記図６のチップ体を硝酸マンガン水溶液に浸
漬した状態を示す図である。

【図９】本発明の実施形態における変形例を示す斜視図
である。

【図１０】前記図９のチップ体の要部拡大縦断正面図で
ある。

【図１１】本発明の実施形態における別の変形例を示す
要部拡大縦断正面図である。

【図１２】本発明の実施形態における更に別の変形例を
示す要部拡大縦断正面図である。

【図１３】本発明の実施形態による固め成形装置の縦断
正面図である。

【図１４】図１３の作用状態を示す図である。

【符号の説明】

１ チップ体 ２ 陽極ワイヤ １ａ チップ体の一端面 １ｂ チップ体の側面 １ｃ チップ体の傾斜面 １ｄ チップ体の隅角部 ３ 成形金型 ４ 成形用孔 ５ 下部成形金型 ６ 上部成形金型 ６ａ 窪み部 ６ａ′ 傾斜面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弁金属の粉末を多孔質の立方体に固めて焼
   結したチップ体と、このチップ体の一端面から突出する
   陽極ワイヤと、前記チップ体における金属粉末の表面に
   形成した誘電体膜と、この誘電体膜の表面に形成した固
   体電解質層と、この固体電解質層の表面に形成した陰極
   側電極膜とから成る固体電解コンデンサ用のコンデンサ
   素子において、 前記チップ体は、これに誘電体膜を形成する以前におい
   てその一端面と各側面との間に傾斜面又は円弧面を設け
   た形態であることを特徴とする固体電解コンデンサに使
   用するコンデンサ素子の構造。
2. 【請求項２】前記「請求項１」において、前記傾斜面又
   は円弧面と各側面との間に、一端面と略平行な細幅平坦
   面を備えていることを特徴とする固体電解コンデンサに
   使用するコンデンサ素子の構造。
3. 【請求項３】成形金型に穿設した成形用孔内に、当該成
   形用孔内の下部に下部成形金型を挿入した状態で、弁金
   属の粉末を充填し、次いで、前記成形用孔内に、陽極ワ
   イヤを保持した上部成形金型を、当該上部成形金型の先
   端面に内周面を斜め内向きの傾斜面又は湾曲面にした窪
   み部を設けた形態にして押し込むことを特徴とする固体
   電解コンデンサに使用するコンデンサ素子におけるチッ
   プ体の固め成形方法。