(57)【要約】  【課題】弁作用金属粉末を加圧成形してなるコンデンサ素子において、高密度成形素子と、低密度成形素子の長所を併せ持ち、漏れ電流特性が良好で高静電容量を有する固体電解コンデンサを提供する。  【解決手段】多段階に弁作用金属粉末を供給し、横方向から３回以上加圧成形することで、該成形体素子を多層構造とする。成形体素子と陽極リードワイヤーとの接合部（内層）および成形体素子外周部（外層）の密度を中間層より高くすることで、コンデンサ製造工程で加わる外力による誘電体皮膜の損傷を防ぐことができるため、良好な漏れ電流特性が得られる。また、上記の内層と外層との間に密度の低い中間層を形成することで、焼結後の焼結体素子の表面積を増加させることができるため、高い静電容量を有する固体電解コンデンサを提供することができる。  【選択図】図９
2006080266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁作用金属粉末を加圧成形してなる固体電解コンデンサ素子およびその製造方法において、
弁作用金属粉末を横方向から３回以上加圧成形し、少なくとも２以上の異なる密度の成形体素子とすることを特徴とする固体電解コンデンサ素子およびその製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の成形体素子と陽極リードワイヤーとを接合する成形体層の成形密度が、該成形体層の外層の成形密度と同一か、または高いことを特徴とする固体電解コンデンサ素子およびその製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の成形体素子が、内層、中間層、外層の３層構造であり、中間層の密度が、内層と外層より低いことを特徴とする固体電解コンデンサ素子およびその製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体電解コンデンサに用いる素子およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の固体電解コンデンサに用いる成形体素子は、弁作用金属の加圧成形時、成形体素子内での成形密度ができるだけ均一になるようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、上下プレスで多段階に縦方向から成形することで、焼結後の焼結体素子と陽極リードワイヤーとの結合力を向上させつつ、成形体素子内の成形密度が均一になるようにしていた（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１−１８１５０９号公報
【特許文献２】特開平６−１７６９８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コンデンサ組立工程で加わる外力により、誘電体皮膜が損傷してコンデンサの電気特性が劣化するのを防ぐためには、成形密度を高くして焼結体素子と陽極リードワイヤーとの結合力、および焼結体素子強度を向上させた方がよいが、焼結体素子の表面積が減少し、静電容量が低下するという問題があった。
【０００５】
しかし、成形密度を低くして、焼結体素子の表面積が減少するのを防ぐことで、所定の静電容量を得ようとすると、焼結体素子と陽極リードワイヤーとの結合力、および焼結体素子強度が低下するため、コンデンサ製造工程で加わる外力に対し、弱くなるという問題があった。
【０００６】
また、焼結体素子と陽極リードワイヤーとの結合力を向上させ、かつ焼結体素子の表面積を増加させる成形を行うため、上下パンチで多段階に縦方向から行う方法は、成形体素子の体積を多段階に大きくするため、段階的に成形する度に成形機や成形金型を変える必要があり、工数がかかるという問題があった。
【０００７】
上記のような問題があったため、焼結体素子と陽極リードワイヤーとの結合力および焼結体素子強度が高く、かつ静電容量が低下せず、工数のかからない固体電解コンデンサ素子およびその製造方法が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記課題を解決するもので、弁作用金属粉末を加圧成形してなる固体電解コンデンサ素子およびその製造方法において、
弁作用金属粉末を横方向から３回以上加圧成形し、少なくとも２以上の異なる密度の成形体素子とすることを特徴とする固体電解コンデンサ素子およびその製造方法である。
【０００９】
また、上記の成形体素子と陽極リードワイヤーとを接合する成形体層の成形密度が、該成形体層の外層の成形密度と同一か、または高いことを特徴とする固体電解コンデンサ素子およびその製造方法である。
さらに、上記の成形体素子が、内層、中間層、外層の３層構造であり、中間層の密度が、内層と外層より低いことを特徴とする固体電解コンデンサ素子およびその製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
成形体素子と陽極リードワイヤーとの接合部（内層）の成形密度を高くすることで、両者の結合力が高まり、コンデンサ製造工程で加わる外力による接合部（内層）の誘電体皮膜損傷を防ぐことができるため、漏れ電流の増加を防ぐことができる。
【００１１】
また、成形体素子外周部（外層）の密度を中間層より高くすることで、焼結体素子強度が向上し、コンデンサ製造時の外力による誘電体皮膜の損傷を防ぐことができるため、良好な漏れ電流特性を得ることができる。
【００１２】
さらに、成形体素子と陽極リードワイヤーとの接合部（内層）と成形体素子の外周部（外層）との間の中間層の密度を内層と外層より低くすることで、焼結体素子の表面積が増加するため、高い静電容量を得ることができる。
【００１３】
また、同一成形機の左右パンチで横方向から成形を行うため、段階的に成形する度に成形機や成形金型を変える必要がなく、縦方向の成形と比較し、工数を削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明による固体電解コンデンサ素子の製造方法について説明する。
成形時に金型に対して多段階に弁作用金属粉末を供給し、横方向から３回加圧成形を行うことで、成形体素子を多層構造とする。
まず、内層として成形体素子と陽極リードワイヤーの接合部を高密度で成形する。
次に、中間層として、内層よりも成形密度の低い層を形成する。
最後に、外層として、高密度の成形層を形成する。
【００１５】
［実施例］
図１、２のように左右パンチで区切られた溝幅４．０ｍｍ、深さ５．０ｍｍの凹断面金型をニオブ粉末２８ｍｇで満たし、図３のように上金型とともに陽極リードワイヤーを供給し、横方向から加圧して、図４のような４．０ｍｍ×５．０ｍｍ×０．４ｍｍの内層成形密度３．５７ｇ／ｃｍ３の内層を形成し、成形体素子１とした。
次に、図５のようにニオブ粉末７６ｍｇを追加供給し、図６のように横方向から加圧して中間層成形密度２．７１ｇ／ｃｍ３の中間層を形成し、４．０ｍｍ×５．０ｍｍ×１．８ｍｍの成形体素子２とした。
さらに、図７のようにニオブ粉末１４ｍｇを追加供給し、図８のように横方向から加圧して外層成形密度３．５０ｇ／ｃｍ３の外層を形成し、図９のような３層構造の４．０ｍｍ×５．０ｍｍ×２．０ｍｍの成形体素子３とした。
該成形体素子３を１．３３×１０−３Ｐａの真空中において１３００℃で２０分間熱処理し、焼結体素子とした。この焼結体素子を０．１％リン酸中にて３０Ｖで２時間保持して陽極酸化を行い、誘電体酸化皮膜を形成した。
【００１６】
（比較例１）
図１、２のように、凹断面金型をニオブ粉末１０８ｍｇで満たし、図３のように上金型とともに陽極リードワイヤーを供給し、横方向から加圧して、図１０のような４．０ｍｍ×５．０ｍｍ×２．０ｍｍの全体を成形密度２．７１ｇ／ｃｍ３の低密度にした成形体素子を形成した。なお、その他の作製条件は、実施例と同様とした。
【００１７】
（比較例２）
図１、２のように凹断面金型内へのニオブ粉末の供給量を１４０ｍｇとし、図３のように上金型とともに陽極リードワイヤーを供給し、横方向から加圧して、図１１のような４．０ｍｍ×５．０ｍｍ×２．０ｍｍの、全体を成形密度３．５１ｇ／ｃｍ３の高密度に成形した成形体素子を形成した。なお、その他の作製条件は、実施例と同様とした。
【００１８】
（比較例３）
図１、２のように、左右パンチで区切られた溝幅４．０ｍｍ、深さ５．０ｍｍの凹断面金型をニオブ粉末２８ｍｇで満たし、図３のように上金型とともに陽極リードワイヤーを供給し、図４のように横方向から加圧して、４．０ｍｍ×５．０ｍｍ×０．４ｍｍの成形密度３．５７ｇ／ｃｍ３の高密度の内層を形成した。
次に、図５のようにニオブ粉末８６ｍｇを追加供給し、図６のように横方向から加圧して、成形密度２．６９ｇ／ｃｍ３の低密度の外層を形成し、図１２のような２層構造の４．０ｍｍ×５．０ｍｍ×２．０ｍｍの成形体素子を形成した。なお、その他の作製条件は、実施例と同様とした。
【００１９】
実施例、比較例１〜３の焼結体素子についてそれぞれ陽極ワイヤーとの接合強度、焼結体素子の破断強度を測定し、ワイヤー引張強度および素子強度とした。
【００２０】
次に、焼結体素子に誘電体酸化皮膜を形成後、１０％リン酸水溶液中、２１Ｖの電圧を印加して２分間充電した後、漏れ電流を測定し、液中ＬＣとした。なお、ＬＣは１μＦ・Ｖ当りの値に換算した。その測定結果を表１に示す。
【００２１】
さらに、上記誘電体酸化皮膜形成後の素子に、固体電解質層として二酸化マンガンを形成し、その上にグラファイト層、陰極銀層を形成した。陽極リードワイヤーを陽極フレームに溶接し、陰極を接着銀により陰極フレームに接合した後、樹脂により外装し、ニオブコンデンサを作製した。６．３Ｖの電圧を印加して１分間充電した後の漏れ電流と、バイアス電圧１．５Ｖにおける静電容量とを測定し、それぞれ組立後のＬＣおよびＣａｐとした。なお、ＬＣは１μＦ・Ｖ当り、Ｃａｐは１ｇ当りの値に換算した。その測定結果を表２に示す。
【００２２】
【表１】
2006080266.tif 000003
【００２３】
【表２】
2006080266.tif 000004
【００２４】
表１から明らかなように、実施例は、以下のような効果が得られた。まず、内層を高密度とすることで、ワイヤー引張強度、素子強度が向上し、共に、比較例２の全体を高密度で成形した焼結体素子と同等の強度が得られた。
【００２５】
また、漏れ電流特性に関しては、陽極酸化後の液中ＬＣは、実施例および比較例１〜３で差がなかったのに対して、表２から明らかなように、コンデンサ組立後のＬＣは、実施例が最も良好という結果が得られた。
【００２６】
さらに、静電容量に関しては、実施例は、比較例１の全体を低密度で成形した焼結体素子に近い、高いＣａｐを得ることができた。
【００２７】
また、実施例は、横方向から成形を行うため、段階的に成形する度に、成形機や金型を変える必要がある縦方向の成形と比較し、工数を削減することができた。
【００２８】
ここで、実施例の３層構造成形体素子において、内層と外層はどちらか一方がより高密度であっても良いし、両方が同一密度であっても良い。
そして、上記実施例では弁作用金属としてニオブを用いたが、タンタルを用いても、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例による成形体素子成形時の粉末供給第１段階の状態図である。
【図２】図１に示した成形体素子の成形段階の斜視図である。
【図３】図２に示した成形体素子の陽極リードワイヤー埋設段階の斜視図である。
【図４】図１に示した成形体素子の加圧第１段階後の状態図である。
【図５】図４に示した成形体素子成形後の粉末供給第２段階の状態図である。
【図６】図５に示した成形体素子の加圧第２段階後の状態図である。
【図７】図６に示した成形体素子成形後の粉末供給第３段階の状態図である。
【図８】図７に示した成形体素子の加圧第３段階後の状態図である。
【図９】本発明の実施例により形成された３層構造の成形体素子の断面斜視図である。
【図１０】比較例１の素子全体を成形密度２．７１ｇ／ｃｍ３で低密度成形した成形体素子の断面斜視図である。
【図１１】比較例２の素子全体を成形密度３．５１ｇ／ｃｍ３で高密度成形した成形体素子の断面斜視図である。
【図１２】比較例３の内層を成形密度３．５７ｇ／ｃｍ３の高密度、外層を成形密度２．６９ｇ／ｃｍ３の低密度で成形した２層構造の成形体素子の断面斜視図である。
【図１３】特開平６−１７６９８５の、縦方向から成形した３層構造の成形体素子の断面斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１    凹断面金型
２    粉末供給機１
３    横パンチ
４    弁作用金属粉末
５    上金型
６    陽極リードワイヤー
７    高密度成形層１
８    粉末供給機２
９    低密度成形層
１０  高密度成形層２
１１  高密度成形層３
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2006080266.tif 000013
【図１０】
2006080266.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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