JPS625329B2

JPS625329B2 -

Info

Publication number: JPS625329B2
Application number: JP6512979A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Oida; Shigeaki Nakada; Nobumasa Ooshima
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1979-05-25
Filing date: 1979-05-25
Publication date: 1987-02-04
Also published as: JPS55157226A

Description

【発明の詳細な説明】この発明はコンデンサ用焼結素子の製造方法に
関するものである。

タンタルコンデンサ素子の製造は、チツプ素子
に限らず、金属粉末の一定量を秤量して、金型内
に投入して、加圧成型し、ペレツトをつくる方法
が一般に行なわれていて、この加圧成型の際にタ
ンタル等のリード線の一部を粉末に埋設させて、
陽極素子をつくつている。このような従来から行
なわれている方法では、チツプコンデンサのよう
な小型陽極素子の成型の際に、金属粉末の流れ性
が問題となる。すなわち、上述の方法では比較的
大きな成型体は容易に製造できるが、特に小型の
チツプコンデンサ用成型体をつくる場合には一つ
ずつ小さいペレツトに加圧成型することはきわめ
てむつかしく、金属粉末の量が10ミリグラム以下
になると、粉末の一定量を秤量してのちに、金型
の小孔に円滑に投入することは、粉末の良好な流
れ性が要求されるので、きわめてむつかしくな
る。さらに、少量の0.2〜5.0mgの範囲になると、
金型の孔径はきわめて小さくなり、金属粉末の投
入はいつそうむつかしくなる。また、0.2〜0.5mm
程度の超薄型成型体の加圧成型になると、成型体
中に粉末の疎密が生じ、小さな外力で欠けを生じ
たりする。また、比較的に長寸の成型体の個別成
型では加圧むらが生じて、素子の中央部は端部よ
り嵩密度が小さくなる傾向がある。また、高容量
を得るためには金属粉末の粒径が2.0ミクロンあ
るいはそれ以下の微粉末を用いる必要があり、こ
のような金属粉末の成型に際しては粉末のきわめ
て良好な流れ性が要求される。

このように、１個ずつペレツトに加圧成型する
方法のほかに、特開昭49−86851号公報には、金
属粉末を耐熱性支持材に入れて、軽くすり切つた
のちに焼結し、得られた焼結体を耐熱性支持材か
ら取出して裁断してそれぞれリードを溶接して、
焼結電極をつくる方法が述べられている。この方
法は、焼結温度を考慮して耐熱性のすぐれた支持
材を用いることが必要であり、その焼結の際に支
持材およびほとんど加圧しない嵩高の金属粉末を
炉中に挿入するために、炉の利用率が低減する。
また、ほとんど加圧していない金属粉末の焼結は
加圧した粉末よりも高温ないしは長時間の焼結処
理が必要であり、非能率的である。さらに、支持
材を高温度に保持することによる支持材による素
子の汚染のおそれがあるという問題があつた。

したがつて、この発明の目的は、上述の問題点
を解決し、素材金属粉末のすぐれた流れ性を必要
とせずに小型のコンデンサ用焼結素子を能率よく
製造することができる方法を提供することであ
る。

この発明の特徴を第１図ないし第６図に基づい
て説明する。すなわち、このコンデンサ用焼結素
子の製造方法は、タンタル、チタン、ニオブ、ア
ルミニウム等の弁作用金属粉末を第１図のような
一定大きさの塊状に加圧として成型体１とし、一
旦焼結処理した後、第２図のように必要とする素
子の大きさに裁断するとともにそれぞれの裁断片
２に第３図ないし第６図のようにリード線３を接
合し、さらにその状態で再び焼結処理することを
特徴とするものである。

この発明において、弁作用金属粉末として、タ
ンタル、チタン、ニオブ、アルミニウムなどの整
流性酸化皮膜形成金属およびこれらを主成分とす
る合金が使用される。

これらの金属粉末は凝集粉から粒径2.0ミクロ
ンあるいはそれ以下の微粉末まで適用できる。

粉末の加圧成型は通常のプレスと金型によつて
行なわれ、加圧成型体１の形状は塊状あるいは板
状のものであり、それらの厚さおよびサイズはと
くに制限はない。

粉末の加圧成型の際に少量の有機バインダを添
加してもさしつかえない。

つぎに、この加圧成型体１は1500〜1900℃で10
〜60分酸素を含まない雰囲気で焼結する。通常、
10^-4〜10^-6Torrの真空中で焼結し、この際の温度
と時間はリード部を接合する際の外力に耐える程
度に焼結できるように、上記の範囲で任意に選択
できる。

焼結された成型体１は再焼結工程に移す前に、
チツプ状に裁断し、ひきつづいて、得られた裁断
片（チツプ）２にリード線３をそれぞれ接合する
ものである。

加圧成型体１の形状が、第１図に示すような塊
状のときは、まず、第２図のようなうす板状にス
ライスして、しかるのちに、所望のチツプ状に裁
断する。

成型体１が第２図のような薄板形状のときはそ
れを破線で示すように、チツプ状に切りだしてよ
い。

裁断は通常のダイヤモンドカツタ、ダイサ、レ
ーザ、電子ビーム等を用いることができる。リー
ド線３は成型体１と同じ素材からなる金属を用
い、リード線３と裁断片２との接合は抵抗溶接、
プラズマ、レーザ溶接等で行なうが、なかでも抵
抗溶接が比較的に簡単である。

その他の接合方式として、裁断片２にリード穴
をあけるか、あるいは切り込みを設けて、リード
線３を挿入し、裁断片２を軽く挾んで破壊しない
程度に力を加えて、リード線３が簡単に脱落しな
いようにする方式が採用できる。

これらのリード線３の接合状態のうち、裁断片
２の面に平行にリード線３を抵抗溶接したもの、
および裁断片２の面に垂直にリード線３を突きあ
わせ溶接したものをそれぞれ第３および第４図に
示す。

また、機械的にリード線３を圧接する方法のう
ち、裁断片２に穴を設けてリード線３を挿入した
後裁断片２を矢符のように両側から圧接したもの
を第５図に、切り込みをつけて、リード線３を挾
んだものを第６図にそれぞれ示す。

こうして、作成したリード付きチツプ素子４に
はまだ多くの欠陥があるため、再焼結を行なう。
この再焼結を行なわずにそのまま固体化してコン
デンサすると、寿命およびコンデンサ特性の悪い
ものとなるのである。すなわち、再焼結を省略し
たチツプ素子４はあらかじめ焼結してあるから、
比較的に堅牢であるとはいえ、溶接工程によつて
少なからず損傷を受ける。まず、チツプ素子４に
リード線３を抵抗溶接する際に、溶接電極による
外力がチツプ素子４に加わるために、このチツプ
素子４に割れや脆弱部がしばしば発生し、このま
ま固体化してコンデンサにすると素子が途中で欠
けたり、破壊したりすることがある。また、破損
に到らないまでも、このようなクラツクの発生は
コンデンサの洩れ電流を大きくする原因となる。
さらにまた、抵抗溶接時の溶接電極材料によるチ
ツプ素子４の汚染あるいは溶接部の発熱の結果、
空気中の酸素によつて、結晶性酸化皮膜が生成
し、コンデンサの洩れ電流特性を悪くする。ま
た、リード線３を溶接しないで、機械的に圧接す
る場合にも、チツプ素子４のクラツクおよびチツ
プ素子４の本体とリード部の接触不良は回避でき
ない。このような、諸々の欠陥を補償して、リー
ド付きのチツプ素子４全体の緊密な一体化を図る
ために再焼結を行なうのである。

再焼結の温度および時間は1500〜2100℃で10〜
60分が適当であり、空気を含まない雰囲気で行な
い、通常、10^-4〜10^-6Torrの真空が用いられる。

このように構成したため、粉末重量が10mg以下
の特に0.2〜5.0mg程度のチツプ素子の製造に際し
てこの発明の方法を用いると非常に有益となる。
すなわち、従来から一般に行なわれている金型を
用いて粉末を一つずつ小さいペレツトに加圧成型
する方法では、粉末の良好な流れ性が要求され、
またその金型の孔径が極めて小さくなるために粉
末の金型への円滑な投入が極めてむつかしくなる
のに対し、この発明によれば、比較的に大きな塊
状あるいは板状の大型成型体の作成であるため
に、使用する金属粉末の金型への流れ性はほとん
ど無視でき、金属粉末の粒径としては広範囲のも
のを用いることができる。そして特に、粒径が
2.0ミクロンあるいはそれ以下のものまで容易に
用いることが可能である。また、この発明は個別
ペレツト成型の際に必要な有機バインダも特に必
要がないためバインダ除去の工程が省略できる。

また、この発明の方法は、ペレツト成型法では
きわめてむつかしい0.3mm程度の厚さの超薄型焼
結素子あるいは比較的に長寸の角柱素子を容易に
製造できるので、たとえばプリント配線板へ実装
する際にきわめて有利な形状の素子をつくり得
る。

また、この発明の方法は、従来の耐熱性支持材
を用いて、金属粉末を焼結する方法に比較して、
このような支持材を炉中に挿入する必要がないの
で、炉の利用効率がすぐれており、さらに、支持
材による素子の汚染の心配も全くない。

また、この発明の方法は、あらかじめ金属粉末
を加圧成型して焼結するので、支持材上に金属粉
末を載せてほとんど加圧しないで焼結する方法に
くらべて、焼結処理温度を低下でき、焼結時間を
短縮させることが可能である。

以上のように、この発明のコンデンサ用焼結素
子の製造方法は、弁作用金属粉末を加圧成型して
焼結し、その成型焼結体を細かく裁断するととも
に各裁断片にリード部を接合した後再び焼結する
ことを特徴とするため、素材金属粉末にすぐれた
流れ性を必要とせずに小型のコンデンサ用焼結素
子の能率をよく製造することができるという効果
がある。

実施例１市販のタンタル粉末（粒度100メツシユ以下）
1.2ｇを30mm（縦）×10mm（横）×0.5mm（厚）の大
きさの板状に加圧成型し、1600℃で20分、10^-5〜
10^-6Torrの真空中で焼結して焼結体をつくり、
しかるのちに自動ダイシングマシンで切断して、
0.5mm（縦）×0.5mm（横）×0.5mm（厚）のサイズの
チツプをつくり、これに0.20mmφのタンタル線を
突きあわせ溶接してから、1800℃で20分、10^-5〜
10^-6Torrの真空中で再焼結し、タンタルチツプ
コンデンサ焼結素子を得た。

実施例２タンタル粉末（粒度100メツシユ以下）55ｇを
20mm角の塊状に加圧成型し、1500℃で60分、10^-5
〜10^-6Torrの真空中で焼結し、これをダイヤモ
ンドカツタで厚さ0.3mmの薄板にスライスして、
さらに、ダイサーを用いて0.3mm角のチツプ素子
に切断する。これに0.15mmφのタンタル線を面に
並行に抵抗溶接して、1900℃で15分10^-5〜
10^-6Torrの真空中で再焼結してコンデンサ陽極
素子を得た。

実施例３タンタル粉末（粒度100メツシユ以下）50ｇを
20mm角の塊状に加圧成型し、10^-4〜10^-5Torrの真
空中において1700℃で20分焼結し、これをダイヤ
モンドカツタを用いて、2.0mm角の素子を切りだ
して、これに0.5mm径、深さ0.8mmの小孔をドリル
で設けて、これに0.35mmφのタンタル線を挿入し
て、この線が抜けない程度に軽く素子をプレスで
押して、1800℃で20分、10^-5〜10^-6Torrの真空中
で再焼結して、コンデンサ素子を得た。

実施例４タンタル粉末の平均粒径が約3.0ミクロンのも
のを用いて、上記の実施例１と同様の方法で焼結
素子を得た。

実施例５上記の実施例２の方法で、塊状成型体から、10
mm（縦）×1.0mm（横）×0.3mm（厚）の薄型長寸焼
結素子を得た。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれこの発明におけ
る成型体の一例を示す斜視図、第３図ないし第６
図はそれぞれリード線の接合態様例を示す斜視図
である。１……成型体、２……裁断片、３……リード
線、４……チツプ素子。

Claims

【特許請求の範囲】

１弁作用金属粉末を加圧成型して焼結し、その
成型焼結体を細かく裁断するとともに各裁断片に
リード部を接合した後再び焼結することを特徴と
するコンデンサ用焼結素子の製造方法。