WO2006101167A1 - 固体電解コンデンサの製造装置及び製造方法 - Google Patents

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WO2006101167A1
WO2006101167A1 PCT/JP2006/305821 JP2006305821W WO2006101167A1 WO 2006101167 A1 WO2006101167 A1 WO 2006101167A1 JP 2006305821 W JP2006305821 W JP 2006305821W WO 2006101167 A1 WO2006101167 A1 WO 2006101167A1
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electrolytic capacitor
manufacturing
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Kazumi Naito
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Showa Denko K. K.
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    • H01G9/15—Solid electrolytic capacitors

Definitions

  • the present invention relates to a solid electrolytic capacitor manufacturing apparatus, in particular, a solid electrolytic capacitor manufacturing apparatus and manufacturing method for sequentially forming a dielectric layer, a semiconductor layer, and an electrode layer on a plurality of conductors, and the method.
  • the present invention relates to a manufactured solid electrolytic capacitor.
  • Aluminum and tantalum solid electrolytic capacitors are used as high-capacitance and low ESR (equivalent series resistance) capacitors used in various electronic devices.
  • a solid electrolytic capacitor uses a sintered body of aluminum foil having fine pores in its surface layer or tantalum powder having fine pores inside as a first electrode (conductor), and the surface layer (fine fine layer) of this electrode.
  • a dielectric layer is formed on the dielectric layer, a second electrode (usually a semiconductor layer) is provided on the dielectric layer, and a conductor layer is laminated on the second electrode.
  • a lead wire is drawn from the first electrode, and terminals are connected to the lead wire and the conductor layer on the second electrode.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 60-249310
  • a lead wire 2 is drawn out from a conductor 1 for manufacturing a capacitor, and its end is fixed to a long metal plate 3 with a solder 4 at equal intervals.
  • a capacitor manufacturing member 5 in which a plurality of conductors 1 hang down from the long plate 3 is formed.
  • a long plate is used as an anode, a conductor is immersed in a container containing a separately prepared chemical solution, and a dielectric layer is formed by energizing the electrode in the container as a cathode.
  • the conductor is alternately immersed in a container containing a raw material for forming a semiconductor layer and a container containing an oxidizer solution that oxidizes the raw material into a semiconductor, or the conductor is used for forming a semiconductor layer.
  • Container with raw materials The semiconductor layer is electrochemically laminated on the dielectric layer by energizing with the external electrode disposed in the vicinity of the conductor as the anode and the electrode in the container as the cathode.
  • the semiconductor layer formed chemically by a conventional method is not uniform in thickness compared to a semiconductor layer obtained by an electrochemical method, or the composition of the semiconductor layer itself
  • the resistance of the semiconductor layer increases due to non-uniform continuity (for example, when the semiconductor layer is a conductive polymer, there is a branch in the polymer). (Resistance) is increased.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-249310
  • the present invention provides an inexpensive and stable connection of a conductor to a solid electrolytic capacitor manufacturing apparatus for manufacturing a capacitor having a high capacity and a low ESR at an industrial level, in particular, a jig for manufacturing a capacitor.
  • the present invention also provides a solid electrolytic capacitor manufacturing apparatus for facilitating the continuation of the manufacturing process.
  • the present inventors have provided a socket for temporarily fixing a conductor to a jig for manufacturing a capacitor and for passing a current through a lead wire, and Fixing force of the conductor to the manufacturing jig Continuously performing a series of processes up to the processing of the conductor, it was found that a capacitor group having a narrow capacitance distribution can be obtained efficiently, and the present invention was completed. It was.
  • the present invention provides the following capacitor manufacturing apparatus and manufacturing method.
  • a plurality of conductors for a solid electrolytic capacitor are fixed to a capacitor manufacturing jig, the jig is transferred onto a processing solution tank, and the conductors are sequentially immersed in the processing solution and energized, thereby supplying a dielectric to the conductor.
  • a solid electrolytic capacitor manufacturing apparatus for forming a semiconductor layer and a semiconductor layer, a plurality of sockets for fixing ends of lead wires drawn out of the conductor force are provided on a capacitor manufacturing jig, and the lead wires are attached to the sockets by a robot device.
  • An apparatus for manufacturing a solid electrolytic capacitor characterized in that an end of the capacitor is inserted and fixed.
  • the apparatus for producing a solid electrolytic capacitor as described in 1 above further comprising a delivery device for storing a plurality of the jigs for producing a capacitor and intermittently feeding them one by one to a work stage.
  • the robotic device inserts one or more solid electrolytic capacitor conductors aligned by the aligner into the capacitor manufacturing jig socket on the work stage.
  • the solid electrolytic capacitor described in 3 above is fixed Manufacturing equipment.
  • the above 1 further includes a rack having a plurality of slots for vertically holding the capacitor manufacturing jig, and further includes an insertion device for sequentially inserting the capacitor manufacturing jig in which the conductor has been fitted into each slot of the rack.
  • the manufacturing apparatus for a solid electrolytic capacitor according to any one of 5 to 5.
  • the processing liquid tank includes a dielectric layer forming processing tank, and the transfer device sequentially transfers a capacitor manufacturing jig or a rack holding a plurality of the same onto each processing tank for a predetermined time.
  • the dielectric layer is formed by immersing the conductor suspended from the jig into the treatment liquid and energizing the socket through the socket. Manufacturing equipment.
  • the processing liquid tank includes a semiconductor layer forming processing tank for forming a semiconductor layer, and the transfer device sequentially transfers a jig for manufacturing a capacitor or a rack holding a plurality of the same onto each processing tank.
  • the semiconductor layer is formed according to any one of 1 to 7 above, wherein the semiconductor layer is formed by lowering the jig or rack toward the processing liquid for a period of time, immersing the conductor suspended from the jig in the processing liquid, and energizing through the socket. Manufacturing equipment for solid electrolytic capacitors.
  • circuit is a circuit having a diode connected to the force sword side and a current discharge type constant current source connected to the output side for each connection terminal of each conductive socket. Capacitor manufacturing equipment.
  • each lead wire of the conductor has an insulating polymer washer at the base.
  • a method for producing a solid electrolytic capacitor wherein the solid electrolytic capacitor production apparatus according to any one of 1 to 12 is used.
  • a capacitor manufacturing jig that energizes each conductor under uniform conditions can be used repeatedly, a capacitor having a narrow capacitance distribution and a good ESR value can be manufactured inexpensively and efficiently.
  • the entire process can be automated, it is possible to mass produce capacitors with a narrow capacitance distribution and good ESR value.
  • a socket is provided on a capacitor manufacturing jig, and a lead wire of a conductor is fitted and fixed to the socket; and (2) a plurality of such A major feature is that the entire manufacturing process is continued using a capacitor manufacturing jig with a fixed conductor.
  • the capacitor manufacturing jig 10 of the present invention is provided with a plurality of terminals 12 (covered by a socket 13 and not visible on the surface) on an insulating substrate 11. Sockets 13 are mounted at positions corresponding to the terminals. As shown in FIG. 2 (b), each socket is connected to a conductor 15 from which a lead wire 14 is drawn, and the capacitor manufacturing jig 10 inserts the lead wire 14 and then connects each conductor 15 to a dielectric. It becomes a supporting member for sequentially forming a layer and a semiconductor layer (and an electrode layer provided if necessary). Normally, the electrodes A and B for energizing treatment are provided on the ears partially protruding at both ends of the insulating substrate 11 (the electrodes for energizing treatment are provided in any place of the main body without the ears. O)
  • the socket 13 is a conductive socket. That is, as shown in FIG. 3, which is a cross-sectional view of SS ′ in FIG. 2 (b), the socket 13 is electrically connected to the metal contact portions 16 and 16 where the lead wires 14 are inserted and connected. Mounting part 17 on the printed circuit board and insulating resin part 18 covering them, and the mounting part 17 of the socket is electrically connected to each terminal 12 on the insulating board 11. It is mounted on the insulating substrate 11 so as to be connected.
  • the metal contact portion 16 is shown as a cylindrical conductor
  • the mounting portion 17 is shown as a conductor that is connected to a part of the contact portion 16 and exposed to the outside. 17 can be any mode that can be used as a conductive socket.
  • the contact portion 16 may be a conductor partially provided in an annular shape or a narrow side shape on the inner wall of the hole into which the lead wire 14 is inserted. Further, a type in which the inserted lead wire is sandwiched between opposing metal plates (preferably plate panels) may be used.
  • the mounting part 17 may be in the form of a wire or a panel so as to contact the terminal 12 on the insulating substrate 11 with certainty.
  • the contact portion 16 and the mounting portion 17 may be integrated so that the lead wire is directly pressed against the terminal 12.
  • the socket dimensions should be sufficient if the lead wire can be inserted and fixed sufficiently.
  • the force depends on the length of the lead wire between the conductor and the weight of the conductor.
  • the length should be 3 mm or more, preferably 4 mm or more. However, it may be shorter when sandwiched by panel means or the like.
  • the conductive socket 13 is a plate-like member (hereinafter referred to as a socket plate) in which a plurality of conductive sockets 13 are connected as shown in FIG. Secure so that it is electrically connected to terminal 12.
  • a socket plate is a plate-like member (hereinafter referred to as a socket plate) in which a plurality of conductive sockets 13 are connected as shown in FIG. Secure so that it is electrically connected to terminal 12.
  • soldering may be used, and the socket plate may be pressed and fixed on the insulating substrate 11 with a screw or clip.
  • a socket plate is a PCB receptacle manufactured by Presiive (2.54 mm pitch 64-pin socket) and a 2.54 mm pitch 64-pin socket manufactured by McEight Co., Ltd.
  • a second socket plate 20 having the same number of sockets is connected to the socket plate 19 mounted on the substrate 11 as shown in FIG. A method of appropriately replacing the plate 20 may be used.
  • the socket 13 (socket plate 19) is connected to the terminal 12 on the surface of the insulating substrate 11.
  • the socket portion 21 may be formed integrally with the substrate 11. Is possible.
  • the second socket plate 20 as described above may be connected to the socket portion 21.
  • the jig 10 is preferably provided with a uniform energization circuit for supplying a substantially equal current to each terminal 12 in order to form a dielectric layer and to form at least one semiconductor layer by electrolytic polymerization. Included (schematically shown as C surrounded by a broken line in FIG. 3).
  • Uniform energizing circuit C is a circuit for causing substantially equal currents to flow through the connection terminals of each socket, and is typically published internationally. This is described in the pamphlet of No. 2005Z006360. For example, one with a rectifier diode with a force sword connected to each socket connection terminal, or one with a current discharge type constant current source with an output connected to each socket connection terminal. Can be mentioned. A constant current diode or a field effect transistor can be used as a current discharge type constant current source.
  • the conductor is not particularly limited as long as the conductor can be provided with a lead wire!
  • the shape is not particularly limited, and may be used as a foil shape, a plate shape, a rod shape, or a shape obtained by forming a conductive material into a powdery shape or sintering after forming.
  • a powdered conductor may be attached to a part of a foil-like or plate-like metal and sintered.
  • the conductor surface may be treated with etching to have fine pores! ⁇ .
  • Preferred examples of the conductor material according to the present invention include an aluminum foil whose surface is etched; tantalum powder, niobium powder, alloy powder mainly composed of tantalum; alloy powder mainly composed of niobium; niobium monoxide powder, etc. And a sintered body in which a large number of fine pores are present inside the powder after sintering.
  • a metal is used as the conductor, a part of the metal may be subjected to at least one treatment selected from carbonization, phosphation, boronation, nitridation, sulfurization force, and the force may also be used.
  • a sintered body having a large specific surface area per mass can be produced by making the conductor into a sintered body and using powder having a smaller particle size.
  • the lead wire should have a strength suitable for fitting into the socket!
  • Lead wire can be connected directly to a pre-manufactured conductor by soldering, etc. Force If the conductor is powdered to form a molded body or sintered after molding, prepare separately at the time of molding It is also possible to form a part of the drawn lead wire together with the conductor, and to use the lead wire outside the molded lead wire. In addition, a semiconductor layer is formed on a part of the conductor. It is also possible to leave a portion that is not formed and connect a lead wire to that portion. An insulating resin may be adhered and cured in a headband shape at the boundary between the portion where the semiconductor layer is not formed and the semiconductor layer forming portion in order to prevent the semiconductor layer from creeping up.
  • a washer made of insulating resin for example, fluorine resin such as tetrafluoroethylene or silicon resin
  • insulating resin for example, fluorine resin such as tetrafluoroethylene or silicon resin
  • the lead wire is fitted into the socket in the robot apparatus.
  • the robot apparatus fixes the jig 10 in a fixed position by a fixing means (not shown) having a gripping portion at the tip, and grips the conductor 15 with a lead wire (chuck). It is picked up by a movable arm 23 having 22 and clamped, moved to a position corresponding to the socket 13 and pushed in (FIG. 6 (a)).
  • the configuration of the robot apparatus is arbitrary.
  • a conductor may be accommodated in a basket 24 that accommodates a plurality of conductors 15, and this may be inserted into a plurality of sockets 13 at a time by a movable arm 23.
  • the jig 10 is fixed at a fixed position, and the conductor 15 with a lead wire is placed on a guide rail which may have a roller and Z or a belt, and is carried to the socket receptacle.
  • a configuration (not shown) may be used in which the chucks and pushers are collectively inserted into the socket. It is preferable to provide a mechanism where the insertion position is constant and each socket receptacle of the connection socket of the circuit board moves at a constant size, because the machine can be manufactured at low cost.
  • FIG. 7 is an explanatory view schematically showing an example of the apparatus of the present invention.
  • the device 30 of the present invention includes four operating parts: a delivery device 31, an aligner 32, a robot device 33, a transfer device 34, and a work stage 35.
  • the feeding device 31 accommodates a plurality of capacitor manufacturing jigs 10 on which sockets 13 are mounted, and intermittently feeds the jigs 10 one by one onto the work stage 35.
  • a plurality of conductors 15 having lead wires (anode leads) 14 are placed in the aligner 32, aligned in the direction as shown, and sent toward the work stage 35.
  • the capacitor manufacturing jig 10 delivered from the delivery device 31 onto the work stage 35 proceeds to the conductor insertion position.
  • the conductors 15 sent out from the aligner 32 and aligned are picked up by the robot device 33.
  • the lead wire 14 is inserted into each receptacle of the socket 13 of the capacitor manufacturing jig 10.
  • the capacitor manufacturing jig 10 is sent to the transfer device 34.
  • the transfer device 34 transfers the capacitor manufacturing jig 10 onto the treatment tank 50 (only one is shown in the figure, but usually a plurality of jigs are provided).
  • a body layer and a semiconductor layer are formed.
  • the treatment tank 50 may include a paste tank. In this case, a conductive layer can be further formed on the semiconductor layer.
  • the sending device 31 is a device that houses a plurality of capacitor manufacturing jigs 10 and sends them to the work stage 35 sequentially and intermittently.
  • the jig 10 for manufacturing a capacitor is a plate-like member in which a plurality of sockets 13 are provided in parallel along one side as shown in FIG. 2 and the subsequent drawings, and the sending device 31 sequentially adds such plate-like members.
  • a shift device can be used.
  • a shelf-type delivery device that stores the capacitor manufacturing jig 10 at equal intervals in the vertical direction, that is, a so-called magazine rack-type delivery device.
  • a magazine rack has a plurality of shelves inside and is covered with a lid that can be opened and closed at the appropriate time with at least one open surface for storing and taking out articles from the shelves. It is a storage device.
  • the sending device 31 includes an elevator that moves the entire magazine rack up and down.
  • the capacitor manufacturing jig 10 is placed on and stored in each shelf, and the uppermost (or lowermost) magazine rack is at the same level as the stage 35.
  • the capacitor manufacturing jig 10 in the lower stage is extruded onto the stage 35 by an extrusion device (pusher).
  • the shelves are provided with force or gripping means (eg, chucks) with movable rollers, and by these or a combination of these, shelves also feed the capacitor manufacturing jig 10 onto the stage 35.
  • the aligner 32 is a device that feeds a plurality of charged conductors 15 to the work stage 35 after aligning the directions as shown in the drawing.
  • An example of such an apparatus is an aligner that is commercially available under the generic name of parts feeder. This means that small parts (conductors in this application) placed randomly are stored in a continuous pocket part provided in the straight part of the apparatus by the vibration mechanism built in the apparatus.
  • the robot apparatus 33 is as described above.
  • the transfer device 34 holds the capacitor manufacturing jig 10 to which the conductor is connected as described above, transfers it to each processing tank, and so that an appropriate portion of the conductor is immersed in the processing liquid. It is a device that lowers this and continues to transport to another processing tank, and is a transport crane having some gripping means (for example, a chuck).
  • the transfer device 34 may be a mechanism for transporting the plurality of racks into a rack 36 that accommodates them (FIG. 8). Note that the transfer device 34 is not shown in FIG. 8 to clearly show the rack 36, but the configuration is the same as in FIG. 7 except that the rack 36 is gripped and conveyed instead of the individual jigs 10. It is. That is, after the jig 10 is inserted into the rack 36, the jig 10 is conveyed onto a processing tank (not shown in FIG. 8) by an appropriate conveying device (for example, a crane or a conveyor).
  • an appropriate conveying device for example, a crane or a conveyor.
  • the rack includes a frame-like member 40 having receiving end blocks 38 and 39 on both sides having grooves 37 corresponding to both ends of the manufacturing jig 10 (partly in FIG. 9).
  • the frame-shaped member 40 preferably has legs 41 and 42 in order to facilitate the following operations.
  • the legs 41 and 42 have such a height that the conductor 15 can be kept hanging from the jig 10 when the jig 10 is inserted into the groove.
  • the frame-shaped member 40 preferably has a width across the wall surfaces 51 and 52 of the processing tank when it is lowered onto the processing tank 50.
  • the jig 10 is held so that only the conductor 15 can be immersed in the treatment liquid L to an appropriate depth when the member 40 is placed on both sides of the treatment tank (see FIG. 10—cross-sectional view 1).
  • the receiving blocks 38 and 39 are preferably made of an insulating material such as a synthetic resin (for example, fluorine resin).
  • a synthetic resin for example, fluorine resin
  • an electrode is provided at a corresponding position.
  • the groove 37 has at least a part of the groove 37 as a bottom, and the extension (ear part) of the jig 10 is a groove.
  • a mechanism for fixing the capacitor manufacturing jig 10 may be provided.
  • a panel structure or a narrow portion may be provided inside the groove, or a hole is provided at both ends of the capacitor manufacturing jig 10, and the receiving end portion is fitted in the groove.
  • a bar-like member that is fixed through 38 and 39 and the jig may be penetrated. These fixed portions may function as electrodes.
  • a magazine rack type alignment machine similar to the delivery device 31 can be used. That is, the manufacturing jig 10 in which the conductor is connected to all the sockets is sequentially moved to a predetermined position according to a guide rail that may have a roller and Z or a belt, and is inserted into each groove.
  • the transfer from the work stage 35 to the rack 36 is usually performed on the same plane, but at this point of the present invention, a conductor is connected to the manufacturing jig 10 via a lead wire. Therefore, the manufacturing jig 10 on the work stage 35 is rotated 90 degrees as it is so that the lead wire is not bent at a predetermined position, and is maintained in the vertical direction, and sequentially inserted into the grooves of the rack 36. .
  • the motor drive and cam mechanism are used to rotate the L-shaped jig 90 degrees after carrying the jig 10 on at least one L-shaped jig. Can be mentioned as a combination.
  • the jig 10 rotated 90 degrees is removed from the L-shaped jig by pushing it out with a pusher built in the vicinity of the L-shaped jig, and is carried on the groove of the rack 36 and then, for example, the jig 10 by another pusher. Push into the groove and insert.
  • the work stage 35 may have any configuration suitable for conveying a member.
  • the work stage 35 is provided with a guide rail that may have a roller and a belt for transporting the jig 10 to a predetermined position, and various pushers necessary for insertion and positioning.
  • the transport of the jig 10 and the conductor to the transport path is controlled by a computer device (CPU), and the operation and the feed time can be arbitrarily set by changing the program.
  • CPU computer device
  • FIGS. 7 and 8 it is also possible to use an arc shape or a circular shape in which the force sending device 31, the alignment device 32, the robot device 33, and the transfer device 34 are arranged in order, with the work stage 35 as a rectangular plane.
  • the jig 10 placed on the work stage 35 from the delivery device 31 is moved to a position corresponding to the aligner 32 by rotating the stage at an appropriate angle, and a conductor is inserted.
  • the transfer device 34 is provided so that it is rotated until it reaches a position where it can be moved.
  • a device for removing the formed solid electrolytic capacitor from the socket may be provided.
  • the removal device may be configured to hold one or more solid electrolytic capacitors and pull them away from the socket in accordance with the case where the solid electrolytic capacitors are inserted and fixed in the socket.
  • a sensor is usually provided at a necessary position in order to confirm the progress of work and the position of each member.
  • the location of the magazine rack or work stage 35 and the transfer device 34 are provided with sensors and image processing machines for position confirmation, the delivery status of the jig 10, the connection of the conductor to the socket, the jig 10 to the transfer device 34. Check the insertion status.
  • a counter that counts the jig 10 put into the processing process and the jig 10 flowing into the conductor and transfer device 34 may be installed at a predetermined place on the work stage 35. It may include sensors and measuring instruments that detect the liquid level and temperature of the treatment tank. Depending on the situation detected by these sensors, a correction mechanism such as removing defective semi-finished products or adding liquid may be added.
  • sensors and the individual movable mechanisms can be appropriately used for the sensors and the individual movable mechanisms.
  • various optical sensors for example, an infrared sensor
  • pressure-sensitive sensors for example, piezoelectric element sensors
  • a stepping motor or the like can be used for the movable mechanism within a certain range.
  • the conductors used in the following examples were formed of tantalum powder having a CV value of 150,000 F'V / g together with a 0.4 mm diameter tantalum wire (lead wire) and vacuum sintered at 1320 ° C. . 0 X 1 51 X 4. 45mm rectangular parallelepiped sintered body (powder mass 41.4 mg).
  • the lead wire was provided so that it protruded 10 mm from the center of the surface of tantalum wire force 1.0 X 1.51 mm and penetrated 3.8 mm inside the sintered body.
  • Example 1 (capacitor manufacturing apparatus)
  • a capacitor manufacturing jig having a socket was manufactured by the following procedure.
  • each force sword of the constant current diode is connected to the external terminal, and each anode of the constant current diode is connected on the circuit and provided on the substrate ear with a semiconductor electrode terminal having a size of 8 X 22 mm ( It reached the electrode terminal A).
  • 64 rectifier diodes 59 were aligned and mounted on the back surface of the circuit board at equal intervals. Each force sword of the rectifier diode is connected to the external terminal, and each anode of the rectifier diode is connected on the circuit, and is formed on the ear portion through the surface force.
  • Electrode terminal B (Fig. 12).
  • the two electrode terminals A and B were connected to electrodes of the same area (8 X 22 mm) provided at corresponding positions on the opposite surface by through holes provided in each electrode part on the substrate (electrodes in FIG. 12). Terminal A 'and electrode terminal B in Figure 11).
  • the apparatus of the embodiment is configured by providing the following delivery device, aligner, robot device, and transfer device around the work stage.
  • the delivery device is a multistage case (magazine rack) with a 6mm pitch between the steps.
  • the magazine rack supports the jigs for manufacturing capacitors with rollers at each stage. The whole is moved up and down by an elevator, and the jigs are sent out sequentially from the top.
  • the aligner uses a commercially available parts feeder that aligns conductors by vibration. This is because the above-mentioned conductors are aligned in the respective pockets of the straight portion.
  • the robot apparatus includes means for carrying the conductors aligned by the aligner on a guide rail for conveyance to a predetermined position, and means for grasping the conductors one by one and inserting them into the socket. It has the structure of a).
  • the transfer device has the rack shown in FIG. 9 in which the jig connected to the conductor is inserted vertically so that the conductor is on the lower side, and the rack has two receiving end blocks and the ear of the jig. Receive the electrode part.
  • the receiving block is made of tetrafluoroethylene with a length of 650 mm and a width of 10 mm, and has a length of 1.7 mm to insert the electrode part of the substrate at a pitch of 8 mm so that 80 circuit boards can be inserted. Designed to.
  • the two receiving blocks have electrodes for energization at positions corresponding to the electrode portions.
  • the transfer device 34 has a crane that grabs the rack containing the jig and transfers it to the treatment tank, and uses a dielectric layer and a monomer such as pyrrole or 2,4 ethylenedioxythiophene. Each conductive polymer layer is formed by electrolytic polymerization.
  • the work stage consists of a guide rail that transports the circuit boards sent out from the delivery device one by one, a guide rail that transports the conductors sent out with the alignment machine force aligned, and a manufacturing jig to which the conductors are connected. It consists of a group of devices whose main components are direction changing means that rotate 90 degrees, various sensors that detect the above operations, and a computer that controls them.
  • Example 2 (capacitor manufacturing example)
  • Capacitors were manufactured in accordance with the method described in the pamphlet of International Publication No. 2005Z006360 using the above manufacturing apparatus. Specifically, it is as follows.
  • the circuit shown in FIGS. 11 and 12 is formed on the surface of a polyimide plate having a length of 320 mm and a width of 30 mm (hereinafter referred to as the front surface) and the other surface (hereinafter referred to as the back surface).
  • a PCB receptacle (2.54mm pitch, 64-pin socket) was attached so as to be electrically connected to the circuit.
  • Ishizuka Electronics E-101L force 40 A or less was selected and used, and as the rectifier diode (59) (10D-1, manufactured by Nihon Inter) was used. It was.
  • a dielectric layer consisting of 2 5 was formed.
  • the frame was lifted from the tank and washed with water, and then dried at 100 ° C.
  • the frame is placed in a tank containing a 20% aqueous sodium molybdate solution and a tank containing a 10% aqueous sodium borohydride solution so that the conductor portions can be immersed alternately. Electrical minute defect portions were produced in the body layer.
  • the frame is filled with a semiconductor layer forming solution (20% ethylene glycol and water mixed solution with enough sodium anthraquinone sulfonate 0.2M and ethylenedioxythiophene insoluble part).
  • a semiconductor layer forming solution (20% ethylene glycol and water mixed solution with enough sodium anthraquinone sulfonate 0.2M and ethylenedioxythiophene insoluble part).
  • the tantalum foil is attached to the tank itself to become an external electrode) so that the conductor part can be immersed in it.
  • the terminal on the constant current diode side is the anode and the external electrode is the cathode.
  • a semiconductor layer was formed by energizing for 1 hour.
  • the frame was pulled up, washed with ethanol, and dried at 100 ° C.
  • the frame was placed in the previous chemical formation tank so that the conductor part can be immersed, and re-formation was performed for 1 hour at 80 ° C using a chemical feed terminal and an applied voltage of 7V to the conductor. .
  • the frame was lifted and washed, and then dried at 100 ° C.
  • the frame is placed so that the conductor part can be immersed in the carbon paste tank and the silver paste tank in order, and then dried.
  • An electrode layer was laminated on the layer.
  • the individual conductors on which the electrode layers are formed are removed from the capacitor manufacturing jig, and both convex parts of the lead frame are tin-plated on the separately prepared surface (2 ⁇ m of nickel on the base and 1 ⁇ m of tin on the base).
  • the conductor lead wire was placed on the anode side, the silver paste side of the conductor was placed on the cathode side, the former was connected by spot welding, and the latter was connected by silver paste.
  • the silver paste used had a composition of 17% by mass of bismaleimide resin and 83% by mass of silver powder.
  • Example 1 of the pamphlet of International Publication No. 2005-006360 (the lead part of the capacitor sintered body is attached to the jig by welding without using the apparatus of the present invention).
  • Example 1 of WO 2005-006360 pamphlet realizes the manufacture of a capacitor with a narrow capacitance distribution. From this result, it was confirmed that the use of the manufacturing apparatus ⁇ method of the present invention not only achieves the efficiency of the manufacturing process but also provides an unexpected result that the homogeneity of the product is further improved. It was.
  • FIG. 1 The conductor used in the manufacture of the solid electrolytic capacitor of the prior art is soldered.
  • the typical perspective view which shows a elongate board.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing a jig for manufacturing a solid electrolytic capacitor mounted with a socket used in the apparatus for manufacturing a solid electrolytic capacitor of the present invention.
  • FIG. 2 (a) shows a state before a conductor is connected.
  • Fig. 2 (b) shows the state after conductors are connected.
  • FIG. 3 is a step view showing a cross section at S—S ′ in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view showing another embodiment of a jig for manufacturing a solid electrolytic capacitor in which a socket used in the apparatus for manufacturing a solid electrolytic capacitor of the present invention is mounted.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view showing still another embodiment of a jig for manufacturing a solid electrolytic capacitor in which a socket used in the apparatus for manufacturing a solid electrolytic capacitor of the present invention is mounted.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view showing a state in which a conductor is inserted into a jig for manufacturing a solid electrolytic capacitor mounted with a socket used in the solid electrolytic capacitor manufacturing apparatus of the present invention. The mode of inserting one by one is shown, and (b) shows the mode of inserting two or more at a time.
  • FIG. 7 is a schematic view showing the entire manufacturing apparatus for a solid electrolytic capacitor of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing the whole of another embodiment of the solid electrolytic capacitor manufacturing apparatus of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a configuration of a frame used in the solid electrolytic capacitor manufacturing apparatus of the present invention (a state in which a solid electrolytic capacitor manufacturing jig is partially inserted).
  • FIG. 10 is a schematic view showing a state in which the frame body is straddled over the treatment liquid tank in the solid electrolytic capacitor manufacturing apparatus of the present invention.
  • FIG. 11 is a plan view showing a circuit structure (surface) of a jig for manufacturing a solid electrolytic capacitor used in the solid electrolytic capacitor manufacturing apparatus of the present invention.
  • FIG. 12 is a plan view showing a circuit structure (back surface) of a jig for manufacturing a solid electrolytic capacitor used in the solid electrolytic capacitor manufacturing apparatus of the present invention.

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Abstract

　効率的かつ廉価に均一でＥＳＲ値が良好な固体電解コンデンサを製造するための製造装置及び製造方法の提供。 　複数の固体電解コンデンサ用導電体をコンデンサ製造用冶具に固定し、前記冶具を処理液槽上に移送し、導電体を順次処理液に浸漬して通電することにより導電体に誘電体層及び半導体層を形成する固体電解コンデンサの製造装置において、コンデンサ製造用冶具に前記導電体から引き出したリード線の端部を固定するための複数のソケットを設け、ロボット装置により前記ソケットに前記リード線の端部を挿入固定することを特徴とする固体電解コンデンサの製造装置及びこれを用いた製造方法。

Description

明 細 書
固体電解コンデンサの製造装置及び製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、固体電解コンデンサ製造装置、特に、複数個の導電体に誘電体層、半 導体層及び電極層を順次形成するための固体電解コンデンサの製造装置及び製造 方法及びこの方法により製造される固体電解コンデンサに関する。
背景技術
[0002] 各種電子機器に使用される高容量かつ ESR (等価直列抵抗)の低いコンデンサと して、アルミニウム固体電解コンデンサやタンタル固体電解コンデンサが使用されて いる。
固体電解コンデンサは、表面層に微細の細孔を有するアルミニウム箔または内部 に微小な細孔を有するタンタル粉の焼結体等を第 1の電極 (導電体）とし、この電極 の表面層（細孔を含む）に誘電体層を形成し、さらに、その誘電体層上に第 2の電極 (通常は、半導体層）を設け、この第 2電極上に導体層を積層することにより構成され る。通常、第 1の電極からはリード線が引き出され、このリード線と第 2電極上の導体 層に各々端子が接続される。
[0003] このようなコンデンサを工業的に大量生産するため、従来は、前記導電体 (前記の アルミニウム箔ゃタンタル粉焼結体等)を、複数個、金属製の長尺板に等間隔でハン ダ付けまたは溶接し、これを誘電体や半導体の形成処理に順次付している（特許文 献 1 :特開昭 60— 249310号公報)。
具体的には、図 1に示すように、コンデンサ製造用の導電体 1からリード線 2を引き 出しておき、その端を金属製の長尺板 3に等間隔でノヽンダ 4により固定し、長尺板 3 から複数の導電体 1が垂下したコンデンサ製造用部材 5を形成する。次いで、長尺板 を陽極にして、別途用意した化成用溶液が入った容器に導電体を浸漬し、容器中の 電極を陰極として通電することによって誘電体層を形成する。さらに、半導体層形成 用の原料が入った容器と原料を酸ィ匕して半導体にする酸化剤溶液が入った容器と に前記導電体を交互に浸潰するか、導電体を半導体層形成用の原料が入った容器 に浸漬し、導電体の近傍に配置された外部電極を陽極とし、容器中の電極を陰極と して通電することによって誘電体層上に半導体層を電気化学的に積層する。
[0004] しかし、従来の方法でィ匕学的に形成した半導体層は、電気化学的な方法で得た半 導体層に比較して、半導体層厚みが均一でない、あるいは半導体層自身の組成や 連続性が均一でない (例えば、半導体層が電導性高分子の場合、高分子に分岐が 存在する)等の理由により、半導体層の抵抗が大きぐその結果、作製したコンデン サの ESR (等価直列抵抗)が大きくなるという欠点があった。また、電気化学的な処理 を行なう各工程で、外部電極をすベての導電体の近傍に均等に配置することは困難 である。すなわち、外部電極の配置にばらつきが存在するために、各導電体に流れ る電流値が一定せず、作製したコンデンサの半導体層の形成具合が不揃 、で安定 した容量のコンデンサを作製することが困難であった。この問題は、導電体の個数が 数個以下では問題にならないが、工業的なレベルで、例えば一度に数百個の導電 体に半導体層を形成する場合には大きな問題となる。
さらに、電気化学的な半導体層の形成に金属性の長尺板を陽極にして行うと、一 つの導電体 (例えば、図 1の左端の導電体）に多量の電流が流れた場合、残りの導 電体に流れる電流が充分でないという問題があり、均一な半導体層を形成することが 困難な場合があった。
[0005] 本発明者等は、通電手法によって工業生産レベルで複数個の導電体に誘電体層 と導電体層を順次形成する場合に、半導体層の形成が安定し、容量分布が狭い固 体電解コンデンサを得ることができるコンデンサ製造冶具を提案した。しかし、このコ ンデンサ製造冶具は、単なる金属製の長尺板ではなぐ定電流源を有する回路基板 である。そのため、これに導電体 (導電体から導出されたリード線)を、例えば、ハンダ 付けして 1回の製造ごとにこの回路基板を廃棄するのではコンデンサの製造コストが 増す。他方、製造冶具を複数回の製造に繰り返し用いるためには、例えば、毎回、ハ ンダを除去して表面を清浄にする方法が考えられる力 コスト的に有利ではない。ま た、製造冶具力も個別の製品コンデンサ素子を取り外すには、ハンダ付け部位を加 熱してハンダを再溶融するか応力を加えてハンダごと引き剥がす必要がある力 個 々の製品コンデンサ素子のリード線端部に付着したノヽンダも除去しなければならない ことがある。
[0006] 特許文献 1：特開昭 60— 249310号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 従って、本発明は、工業的なレベルで高容量でかつ ESRの低いコンデンサを製造 するための固体電解コンデンサ製造装置、特にコンデンサ製造用の冶具に廉価か つ安定的に導電体を接続し、さらに製造プロセスの連続化を容易にするための固体 電解コンデンサ製造装置を提供するものである。
課題を解決するための手段
[0008] 本発明者等は、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、コンデンサ製造用 の冶具に導電体を一時的に固定するとともにリード線に電流を流すためのソケットを 設けること、及び製造用冶具への導電体の固定力 導電体の処理までの一連のプロ セスを連続ィ匕することにより、容量分布の狭いコンデンサ群が効率的に得られること を見出し本発明を完成するに至った。
[0009] すなわち、本発明は以下のコンデンサ製造装置及び製造方法を提供する。
1.複数の固体電解コンデンサ用導電体をコンデンサ製造用冶具に固定し、前記冶 具を処理液槽上に移送し、導電体を順次処理液に浸漬して通電することにより導電 体に誘電体層及び半導体層を形成する固体電解コンデンサの製造装置において、 コンデンサ製造用冶具に前記導電体力 引き出したリード線の端部を固定するため の複数のソケットを設け、ロボット装置により前記ソケットに前記リード線の端部を挿入 固定することを特徴とする固体電解コンデンサの製造装置。
2.複数の前記コンデンサ製造用冶具を収納して作業ステージに 1枚ずつ間欠的に 送り出す送出装置をさらに有する前記 1に記載の固体電解コンデンサの製造装置。
3.複数の前記固体電解コンデンサ用導電体を方向を揃えて整列させる整列器をさ らに有する前記 1または 2に記載の固体電解コンデンサの製造装置。
4.前記ロボット装置が、前記整列器によって整列された固体電解コンデンサ用導電 体を 1個または複数個ずつ、作業ステージ上のコンデンサ製造用冶具のソケットに各 導電体のリード線を嵌め込むことで固定する前記 3に記載の固体電解コンデンサの 製造装置。
5.コンデンサ製造用冶具のソケットへの導電体の嵌め込みが完了した時点でこれを 処理液槽上に移送する移送装置を有する前記 1〜4のいずれかに記載の固体電解 コンデンサの製造装置。
6.コンデンサ製造用冶具を垂直に保持する複数のスロットを有するラックをさらに含 み、導電体の嵌め込みが完了したコンデンサ製造用冶具を前記ラックの各スロットに 順次挿入する挿入装置をさらに含む前記 1〜 5の ヽずれかに記載の固体電解コンデ ンサの製造装置。
7.処理液槽が、誘電体層形成用処理槽を含み、前記移送装置は、コンデンサ製造 用冶具またはこれを複数枚保持するラックを順次各処理槽上に移送し、所定時間、 冶具またはラックを処理液に向けて降下させ、冶具から垂下した導電体を処理液に 浸漬してソケットを介して通電することにより誘電体層を形成する前記 1〜6のいずれ かに記載の固体電解コンデンサの製造装置。
8.処理液槽が、半導体層を形成するための半導体層形成処理槽を含み、前記移送 装置は、コンデンサ製造用冶具またはこれを複数枚保持するラックを順次各処理槽 上に移送し、所定時間、冶具またはラックを処理液に向けて降下させ、冶具から垂下 した導電体を処理液に浸漬してソケットを介して通電することにより半導体層を形成 する前記 1〜7のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造装置。
9.導電体表面に導電層を形成した後、前記冶具のソケットからリード線ごとコンデン サを取り外す装置をさらに備えた前記 1〜8のいずれかに記載の固体電解コンデン サの製造装置。
10.コンデンサ製造用冶具が、各導電体に対して等しく通電を行なうための回路を 含む前記 1〜9のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造装置。
11.前記回路が、各導電ソケットの接続端子それぞれに対し、力ソード側を接続した ダイオードと出力側を接続した電流吐き出し型の定電流源とを有する回路である前 記 10に記載の固体電解コンデンサの製造装置。
12.導電体の各リード線が、基部に絶縁性高分子製ワッシャーを有する前記 1〜 11 のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造装置。 13.前記 1〜 12のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造装置を用いることを 特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
14.前記 13に記載の固体電解コンデンサの製造方法を用いて製造された固体電解 コンデンサ。
発明の効果
[0010] 本発明によれば、各導電体に均質な条件で通電を行なうコンデンサ製造用冶具を 繰り返し使用できるため、容量分布が狭く ESR値が良好なコンデンサを廉価かつ効 率的に製造できる。また、全プロセスが自動化できるため、容量分布が狭く ESR値が 良好なコンデンサの大量生産が可能になる。
発明を実施するための最良の形態
[0011] 本発明の固体電解コンデンサ製造装置では、（1)コンデンサ製造用冶具にソケット を設け、このソケットに導電体のリード線を嵌め込んで固定する点、及び（2)このよう に複数の導電体を固定したコンデンサ製造用冶具を用いて製造プロセス全体を連続 化する点に大きな特徴がある。以下、添付の図面を参照してこれらの点について詳し く説明する。
[0012] 初めに、本発明の上記（1)の特徴について説明する。
図 2 (a)に示すように、本発明のコンデンサ製造用冶具 10は、絶縁基板 11に複数 の端子 12 (ソケット 13に覆われており表面に見えてはいない。）を設けたもので、各 端子に対応する位置にソケット 13が実装されている。図 2 (b)に示すように、各ソケッ トにはリード線 14を引き出した導電体 15が接続され、コンデンサ製造用冶具 10は、リ ード線 14挿入後、各導電体 15に誘電体層、半導体層（及び必要に応じて設ける電 極層）を順次形成するための支持部材となる。通常は、絶縁基板 11の両端に部分的 に突出した耳部上に通電処理用の電極 A及び Bを設ける（耳部を設けず本体のいず れかの場所に通電処理用の電極を設けてもよい。 ) o
通常、ソケット 13は導電ソケットである。すなわち、図 2 (b)の S-S 'の断面図である 図 3に示すように、ソケット 13は、リード線 14が挿入接続される金属製のコンタクト部 1 6、コンタクト部 16に電気的に接続された基板への実装部 17及びこれらを覆う絶縁 性榭脂部 18を有し、ソケットの実装部 17が絶縁基板 11上の各端子 12に電気的に 接続するように絶縁基板 11に実装される。
[0013] 図 3では、金属製のコンタクト部 16は筒状の導体として示し、実装部 17はコンタクト 部 16の一部と連結し外部に露出する導体として示している力 コンタクト部 16や実装 部 17は導電ソケットとして用い得る任意の態様が可能である。例えば、コンタクト部 1 6はリード線 14を挿入する孔の内壁に環状または細辺状に部分的に設けた導体でも よい。また、挿入されたリード線を相対する金属板 (好ましくは板パネ）によって挟み 込むタイプでもよい。実装部 17はワイヤ状でもよいし絶縁基板 11上の端子 12に確実 に接触するようにパネ状としてもよい。また、コンタクト部 16と実装部 17は一体となつ てリード線を直接、端子 12に押し当てる構造でもよい。ソケットの寸法はリード線を十 分な長さ挿入して固定し得るものであればよぐ導電体との間のリード線の長さや導 電体の質量にもよる力 通常は、揷入孔の長さが 3mm以上、好ましくは 4mm以上あ ればよい。もっとも、パネ手段等により挟み込む場合はより短くてもよい。
[0014] 好ましくは導電ソケット 13は図 2に示すように、複数個が連結された板状部材 (以下 、ソケット板という。）とし、これを、各ソケットの実装部 17が絶縁基板 11上の端子 12と 電気的に接続するように固定する。この電気的接続にはハンダ付けを用いてもょ ヽし 、ソケット板を絶縁基板 11上にネジゃクリップで押圧固定するものでもよい。なお、こ のようなソケット板の 1例として、プレシデイブ社製の PCBレセプタクル（2.54mmピッ チ 64ピンソケット）や、株式会社マックエイト製の 2.54mmピッチ 64ピンソケットを挙げ ることがでさる。
[0015] また、ソケット 13内のコンタクト部の導体や実装部 17—端子 12間の導通状態等が 、誘電体層形成時の化成液や電解重合時の使用液の湯気や蒸気で劣化した場合 に、コンデンサ製造用冶具 10全体を取替えるコストを下げるため、図 4に示すように、 基板 11に実装したソケット板 19に対し、同数のソケット個数を有する第 2のソケット板 20を連結し、ソケット板 20を適宜交換する方法をとつても良い。
また、以上では、絶縁基板 11表面の端子 12にソケット 13 (ソケット板 19)を接続す る態様を説明したが、図 5に示すように、基板 11にソケット部 21を一体に成形するこ とも可能である。この場合も、ソケット部 21に前記のような第 2のソケット板 20を連結す る構成としてちよい。 [0016] 冶具 10は、誘電体層を形成し、さらに少なくとも 1層の半導体層を電解重合によつ て形成するために好ましくは各端子 12に実質的に等しい電流を供給する均一通電 回路を含む（図 3において破線に囲った Cとして模式的に示す。 )0均一通電回路 C は、各ソケットの接続端子それぞれに実質的に等しい電流を流すための回路であり、 典型的には国際公開第 2005Z006360号パンフレットに記載するものである。例え ば、各ソケットの接続端子それぞれに力ソードが接続された整流ダイオードを設けた もの、あるいはさらに各ソケットの接続端子それぞれに出力側が接続された電流吐き 出し型の定電流源を設けたものが挙げられる。電流吐き出し型の定電流源としては、 定電流ダイオードや、電解効果トランジスターが使用できる。
[0017] なお、導電体はリード線を設け得る構造であれば特に限定されな!、。形状は特に 限定されず、箔状、板状、棒状、あるいは導電体材料を粉状にして成形または成形 後焼結した形状等として用いられる。箔状または板状の金属の一部に粉状の導電体 を付着させて焼結した形状としても良い。導電体表面をエッチング等で処理して、微 細な細孔を有するようにしてもよ！ヽ。導電体を粉状にして成形体形状または成形後焼 結した形状とする場合には、成形時の圧力を適当に選択することにより、成形または 焼結後の内部に微小な細孔を設けることができる。本発明の導電体材料の好ましい 例として、表面がエッチング処理されたアルミニウム箔;タンタル粉、ニオブ粉、タンタ ルを主成分とする合金粉；ニオブを主成分とする合金粉；一酸化ニオブ粉等の粉を 成形後焼結した内部に微細な空孔が多数存在する焼結体を挙げることができる。導 電体として金属を使用する場合、金属の一部を、炭化、燐化、ホウ素化、窒化、硫ィ匕 力も選ばれた少なくとも 1種の処理を行って力も使用してもよい。
導電体の形状を焼結体とし、さらに粒径が細かい粉を使用して作製することにより 質量あたりの比表面積が大きな焼結体が作製できる。
[0018] リード線はソケットへの嵌め込み作業に適する強度を有すればよ!、。
リード線は、予め製造した導電体に直接ノヽンダ付け等で接続することが可能である 力 導電体を粉状にして成形体形状または成形後焼結した形状とする場合は、成形 時に別途用意した引き出しリード線の一部を導電体と共に成形し、引き出しリード線 の成形外部の箇所をリード線とすることもできる。また、導電体の一部に半導体層を 形成しない部分を残しておき、その部分にリード線を接続することもできる。半導体層 を形成しない部分と半導体層形成部の境界には、半導体層の這い上がりを防ぐため に絶縁性榭脂を鉢巻状に付着硬化させておいても良い。さら〖こ、リード線の付け根（ 導電体に接する部分）に絶縁性榭脂製 (例えばテトラフルォロエチレン等のフッ素榭 脂やシリコン榭脂）のワッシャーを挿入しておき半導体層の這い上がりを防ぐことも可 能である。
[0019] リード線のソケットへの嵌め込みはロボット装置において行なう。ロボット装置は、典 型的には、先端に握持部を有する固定手段（図示していない。）で冶具 10を定位置 に固定するとともに、リード線付き導電体 15を握持部（チャック） 22を有する可動腕 2 3で拾い上げて挟持し、これをソケット 13に対応する位置まで移動させて押し込むも のである（図 6 (a) )。ロボット装置の構成は任意であって、例えば、複数の導電体 15 を収容するバスケット 24に導電体を収容し、これを可動腕 23で一時に複数のソケット 13に挿入するものでもよい。その他、例えば、冶具 10を定位置に固定し、リード線付 き導電体 15をローラー及び Zまたはベルトを有しても良いガイドレール上に載せてソ ケット受け口まで運び 1個ずつまたは複数個をまとめてチャックまたはプッシヤーでソ ケット内に挿入する構成（図示していない。）でもよい。挿入位置が一定で回路基板 の連結ソケットの各ソケット受け口が定寸法で移動する機構を設けると低コストで機械 が作製できるために好まし ヽ。
[0020] 以下、本発明の上記（2)の特徴について説明する。
図 7は、本発明の装置の 1例を模式的に示す説明図である。簡単に言えば、本発 明の装置 30は、 4つの動作部分、すなわち、送出装置 31、整列器 32、ロボット装置 3 3、移送装置 34及び作業ステージ 35を含む。
送出装置 31はソケット 13が実装されたコンデンサ製造用冶具 10を複数枚収容して おり、作業ステージ 35上に冶具 10を 1枚ずつ間欠的に送り出す。整列器 32には、リ ード線（陽極リード） 14を有する導電体 15が複数個投入され、図示するように方向を 揃えて整列されて作業ステージ 35に向けて送られる。送出装置 31から作業ステージ 35上に送り出されたコンデンサ製造用冶具 10は、導電体挿入位置まで進む。一方、 整列器 32から送り出され整列された導電体 15は、ロボット装置 33により取り上げられ 、コンデンサ製造用冶具 10のソケット 13の各受け口にリード線 14が挿入される。ソケ ット 13全てに導電体 15が接続された後、コンデンサ製造用冶具 10は、移送装置 34 に送られる。移送装置 34はコンデンサ製造用冶具 10を処理槽 50 (図では 1つのみ 示してあるが、通常は複数設ける。）上に移送し、所定のプログラムに従って、導電体 の浸漬ゃ通電を行ない、誘電体層及び半導体層を形成する。処理槽 50はペースト 槽を含んでもよぐこの場合、半導体層上にさらに導電層を形成することができる。
[0021] 以下、送出装置 31、整列器 32、ロボット装置 33、移送装置 34及び作業ステージ 3 5の具体的構成について分説する。
送出装置 31は、前記の通り、複数のコンデンサ製造用冶具 10を収納し、これを順 次、間欠的に作業ステージ 35に送出する装置である。コンデンサ製造用冶具 10は 図 2以下に示すように複数のソケット 13がー方の辺に沿って並列に設けられた板状 の部材であり、送出装置 31は、このような板状部材を順次、間欠的に送出するため の装置であれば 、ずれの装置も利用できる。
[0022] 一例としては、コンデンサ製造用冶具 10を垂直方向に等間隔で収納する棚段方式 の送出装置、いわゆるマガジンラック方式の送出装置を挙げることができる。マガジン ラックは、内部に複数の棚を有し、棚への物品の収納及び取り出しのために少なくと も一の面が開口している力適時に開閉可能な蓋で覆われている概ね直方体形状の 収納装置である。送出装置 31は、マガジンラック全体を上下に移動させるエレベータ 一を含む。最初の段階では、各棚段にはコンデンサ製造用冶具 10がそれぞれ載置 •収納され、マガジンラックの最上段 (または最下段）がステージ 35と同レベルにあり、 製造開始に際して、最上段 (最下段)のコンデンサ製造用冶具 10を、押出し装置 (プ ッシヤー）によりステージ 35上に押し出す。あるいは、棚は可動ローラーを備えている 力 もしくは握持手段 (例えば、チャック）を備えており、これらにより、またはこれらの 組み合わせにより、棚力もステージ 35上にコンデンサ製造用冶具 10を送り出す。
[0023] マガジンラック最上段 (最下段）に収容されていたコンデンサ製造用冶具が送出さ れると、エレベーターが駆動して棚段 1段分の高さだけマガジンラックが上昇（下降） し、上（下）から 2段目のレベルがステージ 35とほぼ同一レベルになり、適当なタイミン グで前記と同様にしてコンデンサ製造用冶具 10がステージ 35上に送出される。以下 、同様にしてマガジンラック内のコンデンサ製造用冶具 10を順次送出する。
整列器 32は、前記の通り、複数個投入された導電体 15を、図示するように方向を 揃えて整列して作業ステージ 35に向けて送る装置である。このような装置の一例とし ては、パーツフィーダ一という総称で市販されている整列器を挙げることができる。こ れは無秩序に投入された小部品 (本願では導電体)を、装置に内蔵された振動機構 により装置のストレート部に設けられた連続ポケット部に方向を揃えて収納するもので ある。
ロボット装置 33は前述した通りである。
[0024] 移送装置 34は、以上のようにして導電体を接続したコンデンサ製造用冶具 10を握 持し、各処理槽上に移送し、導電体の適当な部分が処理液に浸漬するようにこれを 降下させ、引き続き別の処理槽に搬送する装置であり、何らかの握持手段 (例えば、 チャック）を有する搬送用クレーンである。
移送装置 34は、前述したコンデンサ製造用冶具 10を 1枚ずつ搬送する方式以外 に、これを複数枚、収容するラック 36に入れて、ラックごと搬送する機構としてもよい（ 図 8)。なお、図 8ではラック 36を明瞭に示すため、移送装置 34は図示していないが 、その構成は、個々の冶具 10に代わりにラック 36を握持'搬送する点を除いて図 7と 同様である。すなわち、ラック 36に冶具 10を挿入した後、適当な搬送装置 (例えば、 クレーン、コンベア）により、処理槽（図 8では図示していない。）上に搬送する。
[0025] ラックとしては、図 9に示すように、製造用冶具 10の両端に対応する溝 37を有する 受端ブロック 38、 39を両側に有する枠状部材 40が挙げられる（図 9では一部の溝に のみ冶具 10を挿入した例を図示している。 )0枠状部材 40は、以下の作業を容易に するために脚部 41、 42を有することが好ましい。脚部 41、 42は、溝内部に冶具 10を 挿入した際に、冶具 10から導電体 15が垂れ下がった状態を維持できる高さである。 また、枠状部材 40は、これを処理槽 50上に降下させたときに処理槽の壁面 51、 52 に跨る幅を有するようにすることが好ましぐ受端ブロック 38、 39は、枠状部材 40を処 理槽の両側に載せた際に導電体 15のみが適当な深さまで処理液 Lに浸漬し得るよう に冶具 10を保持する（図 10—断面図一参照)。
[0026] 受端ブロック 38、 39は、好ましくは合成樹脂（例えば、フッ素榭脂）等の絶縁性材料 で形成し、冶具 10の電極に通電するためにそれに対応する位置に電極を設ける。溝 37は、コンデンサ製造用冶具 10が図 2等のように全体として T字型の形状となる場合 、溝 37の少なくとも一部を有底として、冶具 10の前記延長部（耳部）が溝 37の底部 によって支持されるようにすればよいが、これに代えて、またはこれに加えて、コンデ ンサ製造用冶具 10を固定する機構を有してもよい。このような固定機構としては、溝 内部にパネ構造または狭縊部を設けてもよいし、コンデンサ製造用冶具 10の両端に 孔を設けておき、溝に冶具をはめ込んだ状態で、受端部 38、 39と冶具を貫いて固定 する棒状部材を貫通させてもよい。これらの固定部分は電極として機能するものでも よい。
[0027] ラック 36へのコンデンサ製造用冶具 10の挿入には、例えば、送出装置 31と同様な マガジンラック方式の整列機を用いることができる。すなわち、ソケット全てに導電体 を接続した製造用冶具 10は、順次、ローラー及び Zまたはベルトを有しても良いガイ ドレールに従って所定位置に運ばれ各溝内に挿入される。
マガジンラック方式の場合は、通常、作業ステージ 35からラック 36への移送は同一 平面で行われるが、本発明のこの時点では、製造用冶具 10にリード線を介して導電 体が接続しているので、作業ステージ 35上の製造用冶具 10を所定位置で、リード線 が折れ曲がらないように全体をそのまま 90度回転して垂直方向に維持し、順次、ラッ ク 36の溝部に挿入していく。製造用冶具 10を 90度回転するには、例えば、少なくと も 1個の L型冶具の上に冶具 10を運んだ後に L字型冶具を 90度回転させるようにモ 一ター駆動とカム機構を組み合わせて行う方式を挙げることができる。 90度回転した 冶具 10を L字型冶具の近辺に組み込まれたプッシヤーで押し出すことによって L字 型冶具から離脱させ、ラック 36の溝の上に運んだ後に例えば別のプッシヤーによつ て冶具 10を溝内に押し込み挿入する。
[0028] 作業ステージ 35は部材の搬送に適した任意の構成でょ 、。例えば、作業ステージ 35には、冶具 10を所定位置に搬送するためのローラーやベルトを有しても良いガイ ドレール、挿入や位置決めに必要な各種プッシヤーが配備されている。また、図には 示していないが、搬送路への冶具 10や導電体の搬送は、コンピューター装置 (CPU )によって制御し、プログラム変更により、動作や送り時間が任意に設定可能である。 また、図 7及び 8では、作業ステージ 35を矩形の平面とした力 送出装置 31、整列 器 32、ロボット装置 33、移送装置 34を順次配置した円弧状または円形状としても良 い。作業ステージ 35をターンテーブル方式として、送出装置 31から作業ステージ 35 上に載った冶具 10を、ステージを適当な角度回転することにより整列器 32に対応す る位置まで移動させて導電体を挿入し、さらに移送装置 34が設けられて ヽる位置に 至るまで回転させる仕様とすることも可能である。
また、以上の各装置に加え、形成された固体電解コンデンサをソケットから取り外す 装置を設けてもよい。取り外し装置は、固体電解コンデンサをソケットに挿入固定する 場合に準じて、 1個または複数の固体電解コンデンサを掴んでソケットから引き離す 構成とすればよい。
[0029] なお、以上の各装置にお 、て、通常は、作業の進行や各部材の位置を確認するた め、必要な位置にセンサーを設ける。例えば、マガジンラックや作業ステージ 35の所 定場所及び移送装置 34に位置確認用のセンサーや画像処理機を設け、冶具 10の 送出状況、ソケットへの導電体の接続、移送装置 34への冶具 10の挿入の状況を確 認する。また、作業ステージ 35の所定場所に処理プロセスに投入された冶具 10、導 電体及び移送装置 34に流れていく冶具 10を計数するカウンターを設置してもよい。 処理槽の液レベルや温度等を検知するセンサーや測定器を含んでもょ ヽ。これらの センサーで感知した状況に応じて不良な半製品を取り除いたり、液を追加する等の 補正機構を付与しても良い。
また、上記センサーや個々の可動機構は当業者には周知の手段を適宜用いること ができる。例えば、センサーとしては、各種の光学式センサー（例えば、赤外線センサ 一）や感圧式センサー（例えば、圧電素子センサー）等を用いることができる。また、 一定範囲の可動機構にはステッピングモーター等を用いることができる。
実施例
[0030] 以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の例により 限定されるものではない。
なお、以下の例において用いた導電体は、 CV値 15万 F'V/gのタンタル粉を 0 . 4mm φのタンタル線（リード線）と共に成形して 1320°Cで真空焼結した、 1. 0 X 1 . 51 X 4. 45mmの直方体形状の焼結体 (粉体質量 41. 4mg)である。リード線は、 タンタル線力 1. 0 X 1. 51mmの面中央から 10mm突出し、焼結体内部に 3. 8mm 侵入するように設けた。
[0031] 実施例 1 (コンデンサ製造装置）
以下の手順によりソケットを有するコンデンサ製造用冶具を製造した。
194 X 33mmの長方形（厚さ 1. 6mm)のガラス混入エポキシ基板の長手方向の 2 端に 8mmX 23mmの耳部（図 11及び図 12の 53、 54)を有する回路基板 55に、下 記の均一通電回路を外部端子 56が 2. 54mm間隔となるように設け、これら 2. 54m mピッチの外部端子（64個のスルホール）に（株）マックエイト製の PM— 50製品 64ピ ンソケット 57をそれらの実装用端子が前記外部端子と一致するようにハンダ付けによ り固定した。
[0032] 回路基板の表面には、 64個の定電流ダイオード 58を等間隔で整列実装した。ここ で、定電流ダイオードの各力ソードを前記外部端子に接続し、定電流ダイオードの各 アノードは、回路上で接続され基板耳部に設けた 8 X 22mmの大きさの半導体用電 極端子 (電極端子 A)に至るようにした。（図 11)。一方、回路基板の裏面には、 64個 の整流ダイオード 59を等間隔で整列実装した。整流ダイオードの各力ソードは前記 外部端子に接続し、整流ダイオードの各アノードは、回路上で接続され表面力 透 視して前記耳部に設けた 8 X 22mmの大きさの化成用電極端子 (電極端子 B)に至る ようにした（図 12)。 2個の電極端子 A及び Bは、基板上各電極部に設けたスルーホ ールによってそれぞれ反対側の面の対応位置に設けた同面積（8 X 22mm)の電極 に接続した（図 12の電極端子 A'及び図 11の電極端子 B， )。
[0033] 実施例の装置は、以下の送出装置、整列器、ロボット装置、移送装置を作業ステー ジの周囲に設けることにより構成される。
送出装置は段間が 6mmピッチの多段ケース (マガジンラック)である。マガジンラッ クは各段がローラーでコンデンサ製造用冶具を支持しており、全体がエレベーターで 上下移動し、最上段から順次、冶具を送出する。
整列器は振動により導電体を整列する市販のパーツフィーダ一を用いる。これはス トレート部の各ポケットに前述の導電体が方向を揃えて整列するものである。 [0034] ロボット装置は、整列器で整列された導電体を搬送用のガイドレールに載せ所定位 置まで運ぶ手段と、これを 1個ずつ掴んでソケット内に挿入する手段を含み、図 6 (a) の構成を有するものである。
[0035] 移送装置は、導電体を接続した冶具を導電体が下側になるように冶具を垂直に挿 入する図 9のラックを有し、ラックは 2つの受端ブロックで冶具の耳部の電極部を受け る。受端ブロックは、それぞれ長さ 650mm幅 10mmのテトラフルォロエチレン製部材 で 8mmピッチで基板の電極部を挿入する長さ 1. 7mmの切込みがあり、 80枚の回 路基板が挿入できるように設計されている。 2つの受端ブロックは電極部に対応する 位置に通電用の電極を有する。
移送装置 34は、冶具を収容したラックを掴み処理槽上に移送するクレーンを有し、 誘電体層、及び、例えば、ピロールや、 2、 4 エチレンジォキシチォフェン等のモノ マーを用いて各電導性重合体層を電解重合によって形成する。
作業ステージは、送出装置から 1枚ずつ送り出された回路基板を搬送するガイドレ ールと、整列機力 方向を揃えて送り出された導電体を搬送するガイドレール、導電 体が接続された製造用冶具を 90度回転する方向転換手段を主部品とする装置群お よび以上の動作を検出する各種センサー及び制御するコンピューターからなる。
[0036] 実施例 2 (コンデンサ製造例）
上述の製造装置を用い、国際公開第 2005Z006360号パンフレットに記載の方 法に準じてコンデンサの製造を行なった。具体的には以下の通りである。
1.コンデンサ製造用冶具の作製
長さ 320mm、幅 30mmのポリイミド板の面（以下、これを表面とする。）及び他方の 面（以下、これを裏面とする。）に、図 11及び 12に示す回路を形成し、表面に PCBレ セプタクル（2. 54mmピッチ 64ピンソケット）を前記回路と電気的に接続するように取 り付けた。なお、定電流ダイオード（58)としては石塚電子製の E— 101L力 40 A 以下のものを選別して用い、整流ダイオード（59)としては（10D—1、日本インター（ 株)製)を用いた。
[0037] 2.コンデンサの作製
CV8万/ z F'VZgのタンタル焼結体（大きさ 4 X 3 X lmm、質量 72mg、引き出しリ ード線 0. 29mm φが 7mm表面に出ている）を導電体として使用した。リード線に後 工程の半導体層形成時の溶液はねあがり防止のためテトラフルォロエチレン製ヮッ シヤーを装着させた。このようにした導電体を前述したコンデンサ製造用冶具の接続 ソケットに実施例 1記載の装置を用いて接続した。コンデンサ製造用冶具を計 10枚 用意し (導電体が、計 640個接続されている）、 7mm間隔で冶具を並列できるフレー ム (コンデンサ製造用治具の左右両端を保持し、電気的に左右の保持部分間が絶縁 されていて、左側は冶具表面の半導体形成用の端子に電気的に接続され、右側は 冶具裏面の化成用の給電端子に電気的に接続される金属製フレーム）に設置した。 このフレームを最初に 0.1%燐酸水溶液が入っている化成槽に導電体部分とリード 線の一部が漬カるように設置し、コンデンサ製造用冶具の裏面の化成用給電端子を 陽極に、化成槽に設けられた外部電極 (タンタル板)を陰極として 80°C、 10時間、導 電体への印加電圧 10Vで化成することにより導電体と引き出しリードの一部に Ta O
2 5 からなる誘電体層を形成した。フレームをィ匕成槽から引き上げ水洗した後 100°Cで 乾燥した。
次いでフレームを 20%モリブデン酸ナトリウム水溶液が入った槽と 10%水素化ホウ 素ナトリウム水溶液が入った槽とに交互に導電体部分が漬カるように設置することを 複数回繰り返すことにより、誘電体層に電気的な微小欠陥部分を作製した。
引き続きフレームを半導体層形成溶液 (アントラキノンスルホン酸ナトリウム 0. 2Mと エチレンジォキシチォフェンが不溶な部分も存在するほど充分投入されている 20% エチレングリコールと水の混合溶液）が入った槽 (槽自身にタンタル箔が貼られて ヽ て外部電極になる）に導電体部分が漬カるように設置し、定電流ダイオード側の端子 を陽極に、外部電極を陰極にしてこの端子に 8Vで 1時間通電し半導体層を形成した 。フレームを引き上げエタノールで洗浄した後 100°Cで乾燥した。さらに先ほどの化 成槽にフレームを導電体部分が漬カるように設置し、化成用の給電端子を使用して 8 0°C、導電体への印加電圧 7Vで 1時間再化成を行った。フレームを引き上げ洗浄し た後 100°Cで乾燥した。このような半導体層形成と再ィ匕成の工程を 10回行った後に 、フレームをカーボンペースト槽および銀ペースト槽と順に導電体部分が漬カるよう に設置、および乾燥を行うことにより、半導体層上に電極層を積層した。 [0039] 電極層を形成した個々の導電体をコンデンサ製造用冶具から取り外し、別途用意 した表面に錫メツキ（下地にニッケル 2 μ m、その上に錫 1 μ m)したリードフレームの 両凸部の陽極側に導電体のリード線を載置し、陰極側に導電体の銀ペースト側を載 置し、前者はスポット溶接で、後者は銀ペーストで接続した。なお、銀ペーストは、ビ スマレイミド榭脂 17質量％、銀粉 83質量％の組成のものを使用した。その後、ェポキ シ榭脂でリードフレームの一部を除 、て封口し (リードフレームは、封口した榭脂外の 所定場所で切断された後折り曲げ加工されている）、大きさ 7. 3 X 4. 3 X 1. 8mmの チップ型コンデンサを作製した。得られたコンデンサは、定格 2. 5V容量 480 /z Fで あり、 470 490 μ Fの個数 531個、 490 510 μ Fの個数 75個、 510 530 μ Fの 個数 2個、 450 470 μ Fの個数 30個、 430 450 μ Fの個数 2個の容量分布を持 つていた。
なお、次表に、国際公開第 2005Ζ006360号パンフレット実施例 1 (本発明の装置 を用いず溶接によりコンデンサ用焼結体のリード部を冶具に取り付け）における結果 と対比結果を示す。国際公開第 2005Ζ006360号パンフレット実施例 1は容量分布 の狭いコンデンサの製造を実現したものである。この結果から、本発明の製造装置 Ζ 方法を用いることにより、製造プロセスの効率ィ匕が実現されるだけでなく製品の均質 性がより改善されるという予想外の結果が得られることが確認された。
[0040] [表 1]
表 1 ：製造された ンデンサの容量分布の対比
Figure imgf000018_0001
図面の簡単な説明
[0041] [図 1]従来技術の固体電解コンデンサの製造で用いる、導電体がハンダ付けされた 長尺板を示す模式的な斜視図。
[図 2]本発明の固体電解コンデンサの製造装置で用いるソケットを実装した固体電解 コンデンサ製造用冶具を示す模式的な斜視図であり、図 2 (a)は導電体を接続する 前の状態を、図 2 (b)は導電体を接続した後の状態を示す。
[図 3]図 2における S— S'での断面を示す段面図。
[図 4]本発明の固体電解コンデンサの製造装置で用いるソケットを実装した固体電解 コンデンサ製造用冶具の別の態様を示す模式的な斜視図。
[図 5]本発明の固体電解コンデンサの製造装置で用いるソケットを実装した固体電解 コンデンサ製造用冶具のさらに別の態様を示す模式的な斜視図。
[図 6]本発明の固体電解コンデンサの製造装置で用いるソケットを実装した固体電解 コンデンサ製造用冶具に導電体を挿入する態様を示す模式的な斜視図であり、 (a) は導電体を 1個ずつ挿入する態様を示し、 (b)は複数個ずつまとめて挿入する態様 を示す。
[図 7]本発明の固体電解コンデンサの製造装置の全体を示す模式図。
[図 8]本発明の固体電解コンデンサの製造装置の別の態様の全体を示す模式図。
[図 9]本発明の固体電解コンデンサの製造装置で用いる枠体の構成 (一部に固体電 解コンデンサ製造用冶具をはめ込んだ状態)を示す模式図。
[図 10]本発明の固体電解コンデンサの製造装置において枠体を処理液槽に跨座さ せた状態を示す模式図。
[図 11]本発明の固体電解コンデンサの製造装置において用いる固体電解コンデン サ製造用冶具の回路構造 (表面)を示す平面図。
[図 12]本発明の固体電解コンデンサの製造装置において用いる固体電解コンデン サ製造用冶具の回路構造 (裏面)を示す平面図。
符号の説明
1 導電体
2 リード線
3 長尺金属板
4 ハンダ 導電体付金属板
固体電解コンデンサ製造用冶具 絶縁基板
端子
ソケット
リード線
導電体
コンタクト咅
実装部
絶縁性樹脂部
ソケット板
ソケット板
ソケット部
チャック
アーム部
ノ スケット
送出装置
整列器
Pホッ卜装置
移送装置
作業ステージ
ラック 、 39 受端ブロック
枠状部材
、 42 脚部
処理槽
、 52 処理槽の壁面 、 54 耳部 回路基板 外部端子 ソケット 定電流ダイオード 整流ダイオード

Claims

請求の範囲
[1] 複数の固体電解コンデンサ用導電体をコンデンサ製造用冶具に固定し、前記冶具 を処理液槽上に移送し、導電体を順次処理液に浸漬して通電することにより導電体 に誘電体層及び半導体層を形成する固体電解コンデンサの製造装置において、コ ンデンサ製造用冶具に前記導電体力 引き出したリード線の端部を固定するための 複数のソケットを設け、ロボット装置により前記ソケットに前記リード線の端部を挿入固 定することを特徴とする固体電解コンデンサの製造装置。
[2] 複数の前記コンデンサ製造用冶具を収納して作業ステージに 1枚ずつ間欠的に送 り出す送出装置をさらに有する請求項 1に記載の固体電解コンデンサの製造装置。
[3] 複数の前記固体電解コンデンサ用導電体を方向を揃えて整列させる整列器をさら に有する請求項 1または 2に記載の固体電解コンデンサの製造装置。
[4] 前記ロボット装置が、前記整列器によって整列された固体電解コンデンサ用導電体 を 1個または複数個ずつ、作業ステージ上のコンデンサ製造用冶具のソケットに各導 電体のリード線を嵌め込むことで固定する請求項 3に記載の固体電解コンデンサの 製造装置。
[5] コンデンサ製造用冶具のソケットへの導電体の嵌め込みが完了した時点でこれを 処理液槽上に移送する移送装置を有する請求項 1〜4のいずれかに記載の固体電 解コンデンサの製造装置。
[6] コンデンサ製造用冶具を垂直に保持する複数のスロットを有するラックをさらに含み 、導電体の嵌め込みが完了したコンデンサ製造用冶具を前記ラックの各スロットに順 次挿入する挿入装置をさらに含む請求項 1〜 5のいずれかに記載の固体電解コンデ ンサの製造装置。
[7] 処理液槽が、誘電体層形成用処理槽を含み、前記移送装置は、コンデンサ製造用 冶具またはこれを複数枚保持するラックを順次各処理槽上に移送し、所定時間、冶 具またはラックを処理液に向けて降下させ、冶具から垂下した導電体を処理液に浸 漬してソケットを介して通電することにより誘電体層を形成する請求項 1〜6のいずれ 力に記載の固体電解コンデンサの製造装置。
[8] 処理液槽が、半導体層を形成するための半導体層形成処理槽を含み、前記移送 装置は、コンデンサ製造用冶具またはこれを複数枚保持するラックを順次各処理槽 上に移送し、所定時間、冶具またはラックを処理液に向けて降下させ、冶具から垂下 した導電体を処理液に浸漬してソケットを介して通電することにより半導体層を形成 する請求項 1〜7のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造装置。
[9] 導電体表面に導電層を形成した後、前記冶具のソケットからリード線ごとコンデンサ を取り外す装置をさらに備えた請求項 1〜8のいずれかに記載の固体電解コンデン サの製造装置。
[10] コンデンサ製造用冶具が、各導電体に対して等しく通電を行なうための回路を含む 請求項 1〜9のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造装置。
[11] 前記回路が、各導電ソケットの接続端子それぞれに対し、力ソード側を接続したダ ィオードと出力側を接続した電流吐き出し型の定電流源とを有する回路である請求 項 10に記載の固体電解コンデンサの製造装置。
[12] 導電体の各リード線が、基部に絶縁性高分子製ワッシャーを有する請求項 1〜： L 1 のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造装置。
[13] 請求項 1〜12のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造装置を用いることを 特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
[14] 請求項 13に記載の固体電解コンデンサの製造方法を用いて製造された固体電解 コンデンサ。
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