JPWO2012081300A1 - 連結ソケット及び該連結ソケットを用いたコンデンサ素子製造用治具 - Google Patents
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Abstract
Description
前記ソケット本体部の、差込口を含む少なくとも一部を受容し得る収容部が複数個形成されている連結ソケットであって、
前記ソケット本体部が差込口を前記収容部の底面に向けて収容され、個々の収容部の各底面から連結ソケットの下面に連通する小孔が設けられた絶縁部を備え、
前記絶縁部の少なくとも下面は、耐腐食性を有する材料で構成され、
前記絶縁部の収容部内に前記ソケット本体部の少なくとも一部が収容されて固定され、前記差込口と前記小孔が連通されていることを特徴とする連結ソケット。
前記回路基板に着脱自在に取り付けられた前項1〜11のいずれか1項に記載の連結ソケットと、を備え、
前記ソケット本体部は、電気的に前記電気回路に接続され、
前記電気回路が個々の前記ソケット本体部毎に電流を制限することを特徴とするコンデンサ素子製造用治具。
前記誘電体層形成工程の後に、陽極体が接続された連結ソケットを、前記治具の回路基板から取り外し、該連結ソケットに接続された状態の陽極体に対し熱処理を行う熱処理工程と、を含むことを特徴とするコンデンサ素子の製造方法。
前記半導体層形成工程の後に、陽極体が接続された連結ソケットを、前記治具の回路基板から取り外し、該連結ソケットに接続された状態の陽極体に対し熱処理を行う熱処理工程と、を含むことを特徴とするコンデンサ素子の製造方法。
前記誘電体層形成工程を経て得られた、表面に誘電体層が設けられた陽極体を、半導体層形成用溶液中に浸漬し、この浸漬状態で、前記陽極体を陽極にして通電することによって、前記陽極体表面の誘電体層の表面に半導体層を形成する半導体層形成工程と、を含み、
前記誘電体層形成工程と前記半導体層形成工程の間に、及び/又は前記半導体層形成工程の後に、陽極体が接続された連結ソケットを、前記治具の回路基板から取り外し、該連結ソケットに接続された状態の陽極体に対し熱処理を行う熱処理工程をさらに備えることを特徴とするコンデンサ素子の製造方法。
[陽極体52の作製]
ニオブ(Nb)インゴットを水素脆性を利用して粉砕して得たニオブ一次粉(平均粒子径0.32μm)を造粒することによって、平均粒子径124μmのニオブ粉末を得た(このニオブ粉末は表面が自然酸化されていて酸素を8900ppm含有する)。次に、得られたニオブ粉末を450℃の窒素雰囲気中に放置した後、さらに700℃のアルゴン雰囲気中に放置することにより、窒化量8000ppmの一部窒化されたニオブ粉末(CV値:290000μF・V/g)を得た。前記一部窒化ニオブ粉末を直径0.29mmのニオブ線(リード線)と共に成形した後、1270℃で焼結することにより、直方体形状で長さ2.3mm×幅1.7mm×厚さ1.0mmの焼結体(陽極体)52を作製した。なお、ニオブのリード線53は、焼結体52の1.7mm×1.0mmの面から内方に1.3mm入り込んだ位置まで埋め込まれる一方、該面の中央から外方に向けて10mm突出するように一体に成形されている。
図3〜5に示す構成を備えた並列連結ソケット1を作製した。絶縁部5は、アルミナ粉末を焼結して得たアルミナ焼結体からなり、小孔7の直径は、0.306mm±0.012mmであり、小孔7の深さは1.6mmである。絶縁部5の上面5aには64個の収容部6が等間隔(2.54mmピッチ)で形成され(図5参照)、絶縁部5の下面5bにおける各収容部6の底面の直下位置に該底面に連通する小孔7が1個ずつ合計で64個形成されている(図3、4参照)。前記絶縁部5の各収容部6内に64個のソケット本体部2を1個ずつ収容すると共に、この収容されたソケット本体部2と絶縁部5との間の隙間9に低融点ガラス(融点が400℃のガラス)粉末を充填して溶融固着させることによって、ソケット本体部2を絶縁部5の収容部6内に固定して、並列連結ソケット1を得た(図3参照)。この連結ソケット1は、ソケット本体部2のリード線差込口37と絶縁部5の小孔7とが連通している(図3参照)。封入ガラス3の上面3aは、絶縁部5の上面5aよりも低い位置にあり、ソケット本体部2の上面2aは、絶縁部5の上面5aよりも低い位置にある(図3参照)。
長さ194.0mm×幅33.0mm×厚さ1.6mmの銅張ガラスエポキシ基板(回路基板)11を準備した(図1参照)。この銅張ガラスエポキシ基板11は、長さ方向(図面左右方向)の両端部における幅方向(図面上下方向)の一端側(図面下側)にそれぞれ10mm×8mmの切り欠き部12、13が設けられており、この左右の切り欠き部12、13の上側の領域にそれぞれ23mm×8mmの大きさの電気端子部14、15が設けられている(図1(A)参照)。一方の切り欠き部12の上側の領域に電流制限端子14が設けられ、他方の切り欠き部13の上側の領域に電圧制限端子15が設けられている(図1(A)参照)。また、正面側の電気端子部14(図1(A)参照)は、該端子部14にあるスルーホール16により背面側の同面積の電気端子部14(図1(B)参照)と電気的に接続している。また、正面側の電気端子部15(図1(A)参照)は、該端子部15にあるスルーホール16により背面側の同面積の電気端子部15(図1(B)参照)と電気的に接続している。
前記固体電解コンデンサ素子製造用治具10の連結ソケット1の各リード線挿通孔38に、前記陽極体(導電性焼結体)52のニオブのリード線53を挿通して電気的に接続した(図8、9参照)。図8に示すように、64個の陽極体(導電性焼結体)52の高さを一致させると共に向きも揃えた。このように64個の陽極体52が接続されたコンデンサ素子製造用治具10を10枚準備し、これらを、接続された陽極体52が下に吊るされる向きとなるように、平行に配列させる保持枠に取り付けた。保持枠は、コンデンサ素子製造用治具10の電気接続端子14、15を差し込むソケットを有している。この保持枠を、中に1質量%燐酸水溶液(化成処理液)59が入った金属(ステンレス)製の処理容器50の上方位置に配置せしめた(図8参照)。前記10枚のコンデンサ素子製造用治具10は、互いに8mmの間隔をあけて平行状に前記保持枠に取り付けられている。なお、前記金属製処理容器50は、陰極板51の役割も兼ねる。
次に、リードフレームにコンデンサ素子56を載置し、リードフレームの陽極端子にコンデンサ素子の陽極リード(半導体側)を接続し、リードフレームの陰極端子にコンデンサ素子の陽極体52を接続した後、トランスファー封止、エージングを行うことによって、大きさ3.5mm×2.8mm×1.8mm、定格2.5V、容量330μFのニオブ固体電解コンデンサを640個作製した。
作製したニオブ固体電解コンデンサ640個の内500個を試験用実装基板にリフロー炉で半田付けした。リフロー条件は、予熱225℃、30秒、ピーク温度250℃3秒である。負荷試験装置でこのように実装したコンデンサについて、温度110℃、印加電圧2.5V、2000時間の負荷試験を行った。その後、ニオブ固体電解コンデンサの2.5Vでの漏れ電流値を実測した。その結果、500個のニオブ固体電解コンデンサの全てが0.1CVμA以内に入っていた。ここで、0.1CVとは、コンデンサの容量と定格電圧の積に0.1をかけた(乗じた)数値である。例えば、コンデンサの測定容量が335μF、定格電圧2.5Vであれば、0.1×335×2.5=83.75である。
作製したニオブ固体電解コンデンサ640個の内20個を、ピーク温度260℃5秒で230℃以上が30秒の温度パターンを有するリフロー炉中で基板に実装した。このように実装したコンデンサを60℃90%RHの恒温恒湿槽に入れ、電圧無印加状態で2000時間放置した。その後、このコンデンサについて室温で2.5Vを印加して30秒後の漏れ電流を測定した。その結果、20個のニオブ固体電解コンデンサの全てが0.1CVμA以内に入っていた。
同じ連結ソケット1を使い続けて上記コンデンサ素子56の作製をさらに49回(合計50回)行った。50回目では、コンデンサの製造まで行い、負荷試験及び耐湿性試験を実施した。また、50回目で使用した連結ソケット1を分解してソケット本体部2を取り出し、腐食の状態を観察した。その結果、負荷試験及び耐湿性試験では、試験をした全てのコンデンサが0.1CVμA以内であり、またソケット本体部2の腐食は認められなかった。
半導体層形成工程と第1再化成処理工程との間に下記第2熱処理工程を追加する一方、カーボンペースト塗布工程後の第1熱処理工程及び第2再化成処理工程を省略した(即ちカーボンペースト塗布後にそのまま銀ペーストを積層した)以外は、実施例1と同様にして、大きさ3.5mm×2.8mm×1.8mm、定格2.5V、容量330μFのニオブ固体電解コンデンサを640個作製した。
誘電体層形成工程と半導体層形成工程との間に下記第3熱処理工程を追加する一方、カーボンペースト塗布工程後の第1熱処理工程及び第2再化成処理工程を省略した(即ちカーボンペースト塗布後にそのまま銀ペーストを積層した)以外は、実施例1と同様にして、大きさ3.5mm×2.8mm×1.8mm、定格2.5V、容量330μFのニオブ固体電解コンデンサを640個作製した。
カーボンペースト塗布工程後の第1熱処理工程及び第2再化成処理工程を省略した(即ちカーボンペースト塗布後にそのまま銀ペーストを積層した)以外は、実施例1と同様にして、大きさ3.5mm×2.8mm×1.8mm、定格2.5V、容量330μFのニオブ固体電解コンデンサを640個作製した。
連結ソケット1として、実施例1の1段目連結ソケット88と同様の連結ソケット(プレシデップ社製「PCDレセプタクル311シリーズ丸ピンDIPソケット」、2.54mmピッチ、64ピン連結ソケット。但し、リード線は直線状である。なお、この連結ソケットは、絶縁部が樹脂製であり、差込口部分にはソケット本体部の金属が露出している。また、このソケット本体部は、実施例1で使用したソケット本体部と同様の材質である。)を用いた以外は、実施例4と同様にして、大きさ3.5mm×2.8mm×1.8mm、定格2.5V、容量330μFのニオブ固体電解コンデンサを640個作製した。
2…ソケット本体部
3…ガラス
3a…上面
4…リード線部
5…絶縁部
5a…上面
5b…下面
6…収容部
7…小孔
9…隙間
10…コンデンサ素子製造用治具
11…回路基板
14…電流制限素子(電気接続端子)
15…電圧制限素子(電気接続端子)
18…抵抗器
19…トランジスタ
21…柱部
22…傾斜面部
30…電気回路
31…ダイオード
37…リード線差込口
51…陰極板
52…陽極体
54…誘電体層
55…半導体層
56…コンデンサ素子
59…処理液(化成処理液、半導体層形成用溶液)
Claims (19)
- 差込口が設けられた複数個の導電性のソケット本体部と、
前記ソケット本体部の、差込口を含む少なくとも一部を受容し得る収容部が複数個形成されている連結ソケットであって、
前記ソケット本体部が差込口を前記収容部の底面に向けて収容され、個々の収容部の各底面から連結ソケットの下面に連通する小孔が設けられた絶縁部を備え、
前記絶縁部の少なくとも下面は、耐腐食性を有する材料で構成され、
前記絶縁部の収容部内に前記ソケット本体部の少なくとも一部が収容されて固定され、前記差込口と前記小孔が連通されていることを特徴とする連結ソケット。 - 前記絶縁部は、さらに耐熱性をも有する材料で構成されている請求項1に記載の連結ソケット。
- 前記絶縁部を構成する材料として、合成樹脂、セラミックス、ガラス及びステンレス鋼からなる群より選ばれる少なくとも1種の材料が用いられている請求項1または2に記載の連結ソケット。
- 前記絶縁部を構成する材料として、透明な材料が用いられている請求項1〜3のいずれか1項に記載の連結ソケット。
- 前記小孔を下方より平面視した形状は、直径0.1mmの円形より大きく、一辺が0.55mmの正方形以下の範囲に入る請求項1〜4のいずれか1項に記載の連結ソケット。
- 前記小孔は、リード線を有するコンデンサ用陽極体の該リード線が挿通されるための孔であり、前記小孔を下方より平面視した形状が、前記挿通されるリード線の横断面形状より大きく、かつ、該断面形状を1.1倍に拡大した相似形状と同じかまたはそれより小さい形状範囲に入る請求項1〜5のいずれか1項に記載の連結ソケット。
- 前記小孔の深さが、0.2mm〜8mmである請求項1〜6のいずれか1項に記載の連結ソケット。
- 前記収容されたソケット本体部と前記絶縁部との間の隙間の少なくとも一部に充填材が封入されることによって、前記ソケット本体部が前記絶縁部の収容部内に固定されている請求項1〜7のいずれか1項に記載の連結ソケット。
- 前記絶縁部の収容部内に前記ソケット本体部の全部が収容され、前記充填材の上面は、前記絶縁部の上面よりも低い位置にある請求項1〜8のいずれか1項に記載の連結ソケット。
- 前記ソケット本体部は、柱部と、該柱部の下端の周縁部から下方に向けて外側に拡がるように延ばされた傾斜面部とを備える請求項1〜9のいずれか1項に記載の連結ソケット。
- 前記ソケット本体部が、電気的に接続された導電性のリード線部を有する請求項1〜10のいずれか1項に記載の連結ソケット。
- 電気回路が形成された回路基板と、
前記回路基板に着脱自在に取り付けられた請求項1〜11のいずれか1項に記載の連結ソケットと、を備え、
前記ソケット本体部は、電気的に前記電気回路に接続され、
前記電気回路が個々の前記ソケット本体部毎に電流を制限することを特徴とするコンデンサ素子製造用治具。 - 前記電気回路が定電流回路である請求項12に記載のコンデンサ素子製造用治具。
- 前記電気回路が、さらに、個々の前記ソケット本体部毎に電圧を制限する回路でもある請求項12または13に記載のコンデンサ素子製造用治具。
- 請求項12〜14のいずれか1項に記載のコンデンサ素子製造用治具の連結ソケットにコンデンサ用陽極体を接続すると共に、該陽極体を化成処理液中に浸漬し、この浸漬状態で、前記陽極体を陽極にして通電することによって、前記陽極体の表面に誘電体層を形成する誘電体層形成工程と、
前記誘電体層形成工程の後に、陽極体が接続された連結ソケットを、前記治具の回路基板から取り外し、該連結ソケットに接続された状態の陽極体に対し熱処理を行う熱処理工程と、を含むことを特徴とするコンデンサ素子の製造方法。 - 請求項12〜14のいずれか1項に記載のコンデンサ素子製造用治具の連結ソケットに、表面に誘電体層が設けられた陽極体を接続すると共に、該陽極体を半導体層形成用溶液中に浸漬し、この浸漬状態で、前記陽極体を陽極にして通電することによって、前記陽極体表面の誘電体層の表面に半導体層を形成する半導体層形成工程と、
前記半導体層形成工程の後に、陽極体が接続された連結ソケットを、前記治具の回路基板から取り外し、該連結ソケットに接続された状態の陽極体に対し熱処理を行う熱処理工程と、を含むことを特徴とするコンデンサ素子の製造方法。 - 請求項12〜14のいずれか1項に記載のコンデンサ素子製造用治具の連結ソケットに陽極体を接続すると共に、該陽極体を化成処理液中に浸漬し、この浸漬状態で、前記陽極体を陽極にして通電することによって、前記陽極体の表面に誘電体層を形成する誘電体層形成工程と、
前記誘電体層形成工程を経て得られた、表面に誘電体層が設けられた陽極体を、半導体層形成用溶液中に浸漬し、この浸漬状態で、前記陽極体を陽極にして通電することによって、前記陽極体表面の誘電体層の表面に半導体層を形成する半導体層形成工程と、を含み、
前記誘電体層形成工程と前記半導体層形成工程の間に、及び/又は前記半導体層形成工程の後に、陽極体が接続された連結ソケットを、前記治具の回路基板から取り外し、該連結ソケットに接続された状態の陽極体に対し熱処理を行う熱処理工程をさらに備えることを特徴とするコンデンサ素子の製造方法。 - 前記熱処理を200℃〜500℃で行う請求項15〜17のいずれか1項に記載のコンデンサ素子の製造方法。
- 請求項15〜18のいずれか1項に記載の製造方法で得たコンデンサ素子の陽極体及び半導体層に、それぞれ電極端子を電気的に接続し、前記電極端子の一部を残して封止するコンデンサの製造方法。
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