JPS58218112A - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は固体電解コンデンサの製造方法に関し、特にコ
ンデンサエレメントの表層部における酸化層の厚膜化に
よって熱ストレスの影響を軽減させることを目的とする
ものである。

一般にこの種固体電解コンデンサは例えば第１図に示す
ように、タンタル、ニオブ、アルミニウムなどのように
弁１作用を有する金属粉末を円柱状に加圧成形し焼結し
てなるコンデンサエレメントＡに予め弁作用を有する金
属線を陽極リードＢとして植立し、この陽極リードＢに
第１の外部リード部材Ｃを溶接すると共に、第２の外部
リード部材りを、コンデンサニレメン）Ａの周面に酸化
層。

半導体層、グラフ１イト層を介して形成された電極引出
し層Ｅに半田部材Ｆを用いて接続し、かつコンデンサエ
レメントＡの全周面を樹脂材Ｇにて被覆して構成されて
いる。

ところで、このコンデンサは例えば第２図に示すように
、プリント板Ｈに実装されるのであるが、この際に、プ
リント板Ｈの裏面に突出する第１゜第２の外部リード部
材Ｃ，Ｄは例えば２７０℃程度にコントロールされた溶
融平田槽Ｋに１０秒程度浸漬する。ことによってプリン
ト導体に半田付けされている。

しかし乍ら、通常、第１．第２の外部リード部材Ｃ，Ｄ
は鉄又は鉄を主成分とする芯線に銅を被覆して構成され
ており、その銅の使用量が３０重量％にも達しているこ
ともあって、第１．第２の外部リード部材ｃ、Ｄを溶融
半田槽Ｋに浸漬した場合、第１．第２の外部リード部材
Ｃ，Ｄは溶融半田槽Ｋからの熱伝導によって急速に加熱
される結果、それの表面にメッキされている半田層が溶
融して流下し始めるために、第１．第２の外部リード部
材Ｃ１Ｄと樹脂材Ｇとの接触境界部分には若干の隙間が
形成されるようになる。

その上、コンデンサエレメントＡは溶融半田槽Ｋから第
１．第２の外部リード部材ｃ、Ｄを介して伝導される熱
によって短時間のうちに高温に加熱される。これによっ
て、コンデンサエレメント′　ｌ Ａの周面における半田部材Ｆは溶融状態となり、第２の
外部リード部材りと樹脂相Ｇとの間に形成された隙間よ
り流出するた吟に、第２の外部リード部材りが電極引出
し層Ｅより電気的に開放されてしまう。

そこで、このような問題について半田部材Ｆの融点との
関係について検討を試みた。例えばタンタル粉末を３．
５φ×４胴の円柱状に加圧成形し焼結してなるコンデ、
ンサエレメントの周面にｔｉ引出し層を形成し、この電
極引出し層に銅被覆鉄線よりなる外部リード部材を融点
が２００〜２’６０℃にコントロールされた溶融半田槽
に１０秒間浸漬させ、外部リード部材と電極引出し層と
の接続状態について測定した処、第１表に示す結果が得
られた。

第　　１　　表 上人より明らか゛なように半田部材の融点か作業温度に
近くなる程、不良発生率は減少している。

従って、このことから、上述の問題は半田部材の融点を
現状の２００℃近辺のものよりさらに高くすることによ
って緩和できることが理解できる。

一方、コンデンサニレメンｊ　Ａにはその表層部。

深層部共にほぼ均一な膜厚の酸化層が形成されているの
であるが、この酸化層は半導体層形成工程。

電極引出し層への外部リード部材の半田付は工程などに
おいて熱的影響を受けて劣化する傾向にある。

特に、半導体層形成工程での劣化についてはその後に行
われる再化成処理によって酸化層が修復されるために、
漏洩電流特性が損なわれることはないものの、半田付は
工程での劣化に対しては再化成による修復が難しいこと
もあって、修復操作は全く行われていない。このために
、半田付は時の作業温度が高くなるほど、熱的影響は大
きくなり、それだけ漏洩電流特性への影響も大きいこと
が予想される。

従って、半田付は工程における溶融半田槽の温度と酸化
層の劣化に起因する漏洩電、流の不良発生率との関係に
ついて検討した処、第２表に示す結果が得られた。

第　　２　　表 上長より明らかなように作業温度が高くなるほど、不良
発生率は増加している。しかし乍ら、２００℃近辺では
不良発生率は少なく、酸化層の劣化もそれほど進行して
いないものと考えられる。

このように漏洩電流の不良発生率と外部リード部材の電
極引出し層に対する接続不良の発生率とは相反関係にあ
り、一方を満足させれば、他方が不満足の結果になる。

従って、従来においてはコンデンサの評価上、大きな比
重を占める漏洩電流特性を重視することによって、半田
付は工程における溶融半田槽の作業温度は２００℃近辺
に設定されている。このために、コンデンサのプリント
板への実装時において、外部リード部材が電極引出し層
から電気的に開放されるという問題は依然として残るも
のである。

それ故に、外部リード部材の電極引出し層に対する接続
不良を減少できる上、コンデンサエレメントの酸化層の
熱的劣化をも緩和できれば、コンデンサとしての品位を
一層高めることができ望ましいものである。

本発明はこのような点に鑑み、簡単な構成によって漏洩
電流特性が余り損なわれることなく、プリント板への実
装時における外部リード部材の電極引出し層に対す′る
接続性を効゛果的に改善できる山 固体電解コンデンサの製造方法を提供するもので、以下
その一製造方法について礒３図〜第８図を参照して説明
する。　　　　　　・ １１＾　− まず、第３図に示すように、弁作用を有する金、に′： 属粉末を円柱状に加圧成形し疏□′１棹してなるコンデ
ンサエレメント１にＰＨが８以上の塩基性溶液２に浸漬
し、コンデンサエレメント１から導出された弁作用を有
する金属線よりなる陽極リード３が正、塩基性情ｉ２が
負となるように直流電圧を２０〜４０分間印加する。こ
れによって、コンデンサエレメント１の表層部１ａには
第４図に示すように、深層部ｌｂの酸化層４ａより充分
に厚膜の酸化層４が形成される。次に、このコンデンサ
ニレメンｌ−１を煮沸洗浄し乾燥した後、第５図に示す
ように、酸性溶液５に浸漬し、陽Ｗ　ＩＪ−ド３が正、
酸性溶液５が負となるように直流電圧を２〜４時間印加
する。これによって、コンデンサエレメント１の深層部
ｌｂには第６図に示すように、塩基性溶液２による深層
部の酸化層４ａより膜厚が厚く、かつ表層部１ａの酸化
層４より膜厚の薄い酸化層６が形成され為。次に、第７
図に示すように、伸化層上に半導体ｉ７．グラファイト
層８．電極引出し層９を順次に形成する。次に°、第８
図に示：１（ すように、陽Ｗ　ＩＪ−ド３に第１の外部リード部材１
０を溶接するとＡ−に、第２の外部リード部材１１を電
極引出し層９に融点が２２０〜２８０℃の半田部材１２
を用いて接続する。然る後、コンデンサエレメント１の
全周面を樹脂材１３にて被覆することによって固体電解
コンデンサが得られる。

このようにコンデンサエレメントｌの表層部ｌａには深
層部１ｂに比し厚膜の酸化層が形成されているので、第
２の外部リード部材１１の電極引出し層９への半田イ；
］け工程において、溶融半田槽の作業温度が少々高くて
も、酸化層４の表面は劣化するものの、全体に及ぶよう
な劣化は防止できる。

このために、酸化層の劣化に起因する漏洩電流特性を改
善できる。

又、第２の外部リード部材１１のｔＷ引出し層９への半
田付けには融点が２２０〜２８０℃の半田部材１２が用
いられているので、プリント板への実装時に、第１．第
２の外部リード部材１０゜１１を作業温度の高い溶融半
田槽に浸漬しても、酸化層の劣化は勿論、第２の外部リ
ート′部材１１の電極引出し層９からの接続はずれを著
しく改善できる。

次に、具体的実施例について説明する。

実施例１ タンタル粉末を３５φ×４咽の円柱状に角田成形し焼結
してなるコンデンサエレメントを濃度が０１容量チでか
つＰＨが８４５の硼酸アンモニウム溶液に浸漬し１．コ
ンデンサエレメントより導出しだ０５φ咽のタンタル線
よりなる陽極リードが正、硼酸アンモニウム溶液が負と
なるように２５０Ｖの直流電圧を印加する。尚、電流密
度は１２０ｍ　ＩＪｙ　　に設定した。これによって、
コンデンサエレメントの端子電圧は３５分後に２５０ｖ
に到達した。そして、到達後、さらに５分間化成処理し
り処、コンデンサエレメントの表層部には４０００λの
酸化層（Ｔｉ２，０．）が、深層部には８００〜１２８
０スの酸化層が形成できた。次に、このコンデンサエレ
メントを煮沸洗浄し乾燥した後、濃度が０．１容量係で
かつＰＨが２．４８の燐酸水溶液に浸漬し、陽Ｗ　ＩＪ
−ド及び燐酸水溶液間に１２６Ｖの直流電圧を印加する
。尚、電流密度は８０　ｍＡ／ｙに設定した。そして、
３時間イビ成処理した処、深層部には２０１６Ａの酸化
層が形成できた。次に、コンデンサエレメントの周面に
半導体層、グラファイト層を介して電極引出し層を形成
する。そして、陽極り一ドに銅量が３０重量％の銅被覆
鉄線よりな−る第１の外部リード部材を溶接すると共に
、同一部材の第２の外部リード部桐を電極引出し層に半
田付けする。尚、半田部材としては第８表に示すものを
用いた。

第　　３　　表 このコンデンサの漏洩電流の不良発生率について測定し
た処、第４表に示す結果が得られた。

上表より明らかなように不良発生率はＮｏ　１〜Ｎ。

４のコンデンサが少なく　、ＮＯ，６のコンデンサでは
多くなっている。、このことから、半田部材の融点は漏
洩電流特性上２８０℃以下が車重しいことが理解できる
。そして、この温度範囲ではコンデンサエレメントの表
層部の酸化層の厚膜化によって、酸化層の完全な熱的劣
化を防止できる。

次に、このコンデンサの第１．第２の外部リード部材を
プリント板に挿入し、２７０℃に設定された溶融半田槽
に１０秒間浸漬して第２の外部リード部材の電極引出し
層に対する接続不良の発生率を測定した処、第５表に示
す結果が得られた。

第５表 上表より明らかなようにＮｏ　４〜Ｎｏ　６のコンデン
サについては接続不良は全く発生していないが、半田部
材の融点が低いコンデンサはど発生率が高くなっている
。

このような結果から総合的に判断すれば、半田部材の融
点は２２０〜２８０℃の範囲内に設定することが望まし
いことが理解できる。

実施例２゜ 実施例１．において硼酸アンモニウム溶液に代え、濃度
が０．１容量係で、かつＰ’Ｈが９．１７の炭酸アンモ
ニウム溶液を用いてコンデンサエレメントの半田を用い
た処、漏洩電流の不良発生率はＯｑ／）であった。又、
実施例１．と同様の方法による接続不良の発生率は０．
８（％）であった。

実施例３゜ 実施例１．において、硼酸アンモニウム溶液に代え、濃
度が０．１容量係で、かつＰＨが１１．０５のアルミン
酸ナトリウム溶液を用いて化成処理し、第２の外部リー
ド部材を電極引出し層に融点が２５８℃の鉛（７０）−
錫（３０）半田を用いて接続した処、漏洩電、流の不良
発生率は００７（係）であった。又、実施例１．と同様
Ω方法による接続不良の発生率は０（チ）であった。

尚、本発明において、コンデンサエレメントの表層部に
おける酸化層の厚膜化は上記実施例方法の他、特開昭５
４−１５２１４８号公報に開示されている方法など適宜
の方法を利用できるし、表層部の膜厚は深層部に対して
１５倍以上が望ましい。又、半田部材は融点が２２０〜
２８０℃の範囲内にあれば、鉛−錫系、銀−錫系以外の
ものも使用できる。さらにはチップ形にも適用できる。

以上のように本発明によれば、コンデンサエレメントの
表層部における酸化層を深層部に比し厚膜化し、かつ半
田部材の融点を所定の範囲に設定することによって、漏
洩電流特性が余り損なわれることなく、外部リード部材
の電極引出し層に対する接続性を効果的に改善できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の固体電解コンデンサの側断面図、第２図
は固体電解コンデンサのプリント板への半田付は方法を
説明するための側断面図、第８図〜第８図は本発明方法
の説明図であって、第３図はコンデンサエレメントの第
１の化成状態を示す側断面図、第４図はコンデンサエレ
メントの要部拡大断面図、第５図はコンデンサエレメン
トの第２の化成状態を示す側断面図、第６図は第２の化
成後におけるコンデンサエレメントの要部拡大断面図、
第７図は電極引出し層の形成状態を示す要部拡大断面図
、第８図は完成状態を示す側断面図である。 図中、１はコンデンサエレメント、１ａは表層部、１ｂ
は深層部、４．６は酸化層、９は電極引出し層、１１は
外部リード部材、１２は半田部材である。　　　　　　
　　　　１・ ：・ 、：： ：、’ｌｔｊ、。 ｔ□ 第１図 「 第３図 第２図 第４図 第５図 ｅ 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 弁作用を有する金属粉末を所望形状に加圧成形し焼結し
   てなるコンデンサエレメントの表層部に深層部に比し厚
   膜の酸化層を形成する工程と、コンデンサエレメントの
   周面に電極引出し層を形成する工程と、電極引出し層に
   外部リート′部材を、融点が２２０〜２８０℃の半田部
   材を用いて接続する工程とを含むことを特徴とする固体
   電解コンデンサの製造方法。