(57)【要約】【課題】漏れ電流特性、容量出現率、ＥＳＲ特性の優れた固体電解コンデンサ用陽極素子の製造方法を提供する。【解決手段】弁作用金属粉末を加圧して成形体を形成し、該成形体を焼結して得られた多孔質焼結体に弁作用金属ワイヤーを溶接する固体電解コンデンサ用素子において、  前記成形体が複数の密度の異なる成形層と、前記成形層間に形成された接合用弁作用金属粉末層を有し、該接合用弁作用金属粉末層の弁作用金属粉末のＣＶ値が、成形層に用いられる弁作用金属粉末のＣＶ値以上であり、  上記弁作用金属ワイヤーと溶接される部分の成形層の密度が、他の成形層より高く、  上記成形層よりＣＶ値の高い弁作用金属粉末の最大粒子径が前記成形層に用いられる弁作用金属粉末の平均粒子径以下であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁作用金属粉末を加圧して成形体を形成し、該成形体を焼結して得られた多孔質焼結体に弁作用金属ワイヤーを溶接する固体電解コンデンサ用素子において、
前記成形体が、複数の密度の異なる成形層と、前記成形層間に形成された接合用弁作用金属粉末層とを有し、該接合用弁作用金属粉末層の弁作用金属粉末のＣＶ値が、成形層に用いられる弁作用金属粉末のＣＶ値以上であることを特徴とする固体電解コンデンサ用素子。
【請求項２】
請求項１記載の弁作用金属ワイヤーと溶接される部分の成形層の密度が、他の成形層より高いことを特徴とする固体電解コンデンサ用素子。
【請求項３】
請求項１記載の接合用弁作用金属粉末の最大粒子径が、前記成形層に用いられる弁作用金属粉末の平均粒子径以下であることを特徴とする固体電解コンデンサ用素子。
【請求項４】
弁作用金属粉末を加圧して成形体を形成し、該成形体を焼結して得られた多孔質焼結体に弁作用金属ワイヤーを溶接する固体電解コンデンサ用素子において、
前記成形体が、複数の密度の異なる成形層と、前記成形層間に形成された接合用弁作用金属粉末層とを有し、該接合用弁作用金属粉末層の弁作用金属粉末のＣＶ値が、成形層に用いられる弁作用金属粉末のＣＶ値以上であり、
接合用弁作用金属粉末層は、弁作用金属粉末を有機溶媒にて懸濁し、前記成形体間に保持した後、乾燥し形成されることを特徴とする固体電解コンデンサ用素子の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の弁作用金属ワイヤーと溶接される部分の成形層の密度が、他の成形層より高いことを特徴とする固体電解コンデンサ用素子の製造方法。
【請求項６】
請求項４記載の成形層よりＣＶ値の高い弁作用金属粉末の最大粒子径が、前記成形層に用いられる弁作用金属粉末の平均粒子径以下であることを特徴とする固体電解コンデンサ用素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンタル、ニオブ等弁作用金属粉末を使用した固体電解コンデンサ用素子とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、弁作用金属粉末、例えばタンタル粉末を用いた固体電解コンデンサの製造方法としては、バインダーを混合したタンタル粉末にタンタルワイヤーを埋め込み加圧成形し、成形体を作製する。
この成形体を焼結することで、タンタルワイヤーとタンタル粉末が接合される。その後、陽極酸化して、酸化皮膜層を形成し、硝酸マンガン水溶液への含浸、熱分解を複数回繰り返す熱分解法による二酸化マンガンやモノマー溶液への含浸、重合による導電性高分子からなる固体電解質層を形成した後、カーボン層、銀層からなる陰極引出層を順次形成する。
続いて、タンタルワイヤーと陽極リードフレームとを溶接し、陰極引出層と陰極リードフレームとを導電性接着剤を介して接続した後、トランスファーモールドにより樹脂外装する。この際、前記焼結によるタンタルワイヤーとタンタル粉末との接合が十分でないと、熱的、物理的ストレスにより、ショート不良率の増加、または漏れ電流特性の悪化が起きる問題があった。
【０００３】
この焼結によるタンタルワイヤーとタンタル粉末との接合強度を上げる方法として、バインダーを混合したタンタル粉末を加圧して成形体を形成し、その後、焼結して得られた焼結体にタンタルワイヤーを溶接する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭５３−９９４５６号広報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１記載の方法では、成形体の成形密度が低いと、それに伴い焼結体の密度も低くなり、焼結体とタンタルワイヤーとの接合が悪化するため、その後の工程で加わる熱的、物理的ストレスにより、漏れ電流特性の悪化が起きる問題があった。
【０００５】
一方、上記方法で成形密度を高くし、焼結体の密度を高くすることで、焼結体とタンタルワイヤーとの接合は改善されるが、焼結体細孔の入口が狭くなるため、固体電解質層を形成する際、例えば硝酸マンガン水溶液やモノマー溶液の含浸性が悪くなり、容量出現率、ＥＳＲ特性が低下するという問題があった。なお、容量出現率の算出式は以下のとおりである。
【０００６】
【数１】
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【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明の固体電解コンデンサ用素子は、
弁作用金属粉末を加圧して成形体を形成し、該成形体を焼結して得られた多孔質焼結体に弁作用金属ワイヤーを溶接する固体電解コンデンサ用素子において、
前記成形体が、複数の密度の異なる成形層と、前記成形層間に形成された接合用弁作用金属粉末層とを有し、該接合用弁作用金属粉末層の弁作用金属粉末のＣＶ値が、成形層に用いられる弁作用金属粉末のＣＶ値以上であることを特徴とする固体電解コンデンサ用素子である。
【０００８】
また、前記弁作用金属ワイヤーと溶接される部分の成形層の密度が、他の成形層より高いことを特徴とする固体電解コンデンサ用素子である。
【０００９】
さらに、前記接合用弁作用金属粉末の最大粒子径が、前記成形層に用いられる弁作用金属粉末の平均粒子径以下であることを特徴とする固体電解コンデンサ用素子である。
【００１０】
そして、弁作用金属粉末を加圧して成形体を形成し、該成形体を焼結して得られた多孔質焼結体に弁作用金属ワイヤーを溶接する固体電解コンデンサ用素子において、
前記成形体が、複数の密度の異なる成形層と、前記成形層間に形成された接合用弁作用金属粉末層とを有し、該接合用弁作用金属粉末層の弁作用金属粉末のＣＶ値が、成形層に用いられる弁作用金属粉末のＣＶ値以上であり、
接合用弁作用金属粉末層は、弁作用金属粉末を有機溶媒にて懸濁し、前記成形体間に保持した後、乾燥し形成されることを特徴とする固体電解コンデンサ用素子の製造方法である。
【００１１】
また、前記弁作用金属ワイヤーと溶接される部分の成形層の密度が、他の成形層より高いことを特徴とする固体電解コンデンサ用素子の製造方法である。
【００１２】
さらに、前記成形層よりＣＶ値の高い弁作用金属粉末の最大粒子径が、前記成形層に用いられる弁作用金属粉末の平均粒子径以下であることを特徴とする固体電解コンデンサ用素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００１３】
このように、弁作用金属ワイヤーと溶接する部分の成形層のみ密度を高くすることで、焼結体と弁作用金属ワイヤーとの接合が良く、焼結体全体で十分な細孔を保有することができ、さらに、密度の異なる成形層間を前記成形層の弁作用金属粉末のＣＶ値以上のＣＶ値である接合用弁作用金属で接合することで、漏れ電流特性、容量出現率およびＥＳＲ特性の優れた固体電解コンデンサ用素子が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
［実施例１］
以下、本発明の実施例１について説明する。
実施例１の固体電解コンデンサ用素子の外観図を図１に示す。まず、ＣＶ値１００ｋＣＶのタンタル粉末にバインダーを混合し、平均粒子径１００μｍとし、３．５ｍｍ×４．５ｍｍ×１．０ｍｍ、成形密度５．００ｇ／ｃｃの成形体と３．５ｍｍ×４．５ｍｍ×２．０ｍｍ、成形密度６．００ｇ／ｃｃの成形体を加圧成形し、作製した。
【００１５】
続いて、接合用弁作用金属粉末が、最大粒子径が１０μｍで、ＣＶ値が１５０ｋＣＶであるタンタル粉末と、アクリル樹脂、有機溶剤を混合した分散液を作製した。
【００１６】
上記２種の成形体の間に、分散液をスプレーにより塗布した後、成形体を重ね合わせ、４００℃で分散液中のアクリル樹脂、有機溶剤を蒸発させた後、１３００℃で焼結した。さらに、成形密度６．００ｇ／ｃｃの成形体の焼結体部分にタンタルワイヤーを溶接し、１３００℃で追加焼結した。
【００１７】
その後、前記焼結体を陽極酸化して、酸化皮膜層を形成し、硝酸マンガン水溶液への含浸、熱分解を複数回繰り返して二酸化マンガンからなる固体電解質層を形成した後、カーボン層、銀層からなる陰極引出層を順次形成した。
続いて、タンタルワイヤーと陽極リードフレームとを溶接し、陰極引出層と陰極リードフレームとを導電性接着剤を介して接続した後、トランスファーモールドにより樹脂外装し、定格１６Ｖ−２２０μＦの固体電解コンデンサを１００個作製した。
【００１８】
［実施例２］
接合用弁作用金属粉末を最大粒子径が１００μｍのタンタル粉末とした以外は、実施例１と同様の方法で固体電解コンデンサを１００個作製した。
【００１９】
（比較例１）
接合用弁作用金属粉末を最大粒子径が１５０μｍのタンタル粉末とした以外は、実施例１と同様の方法で固体電解コンデンサを１００個作製した。
【００２０】
［実施例３］
接合用弁作用金属粉末をＣＶ値が１００ｋＣＶのタンタル粉末とした以外は、実施例１と同様の方法で固体電解コンデンサを１００個作製した。
【００２１】
（比較例２）
接合用弁作用金属粉末をＣＶ値が７０ｋＣＶのタンタル粉末とした以外は、実施例１と同様の方法で固体電解コンデンサを１００個作製した。
【００２２】
（比較例３）
成形密度５．００ｇ／ｃｃの成形体と６．００ｇ／ｃｃの成形体とを分散液を介して、重ね合わせた後、焼結し、成形密度５．００ｇ／ｃｃの成形体の焼結体部分にタンタルワイヤーを溶接した以外は、実施例１と同様の方法で固体電解コンデンサを１００個作製した。
【００２３】
［実施例４］
実施例４の固体電解コンデンサ用素子の外観図を図２に示す。まず、平均粒子径１００μｍのタンタル粉末を用いて、３．５ｍｍ×４．５ｍｍ×１．０ｍｍ、成形密度５．００ｇ／ｃｃの成形体を２個作製し、３．５ｍｍ×４．５ｍｍ×１．０ｍｍ、成形密度６．００ｇ／ｃｃの成形体を１個加圧成形し、作製した。
【００２４】
その後、図２に示すように６．００ｇ／ｃｃの成形体の両側に、分散液を保持して５．００ｇ／ｃｃの成形体を重ね合わせた以外は、実施例１と同様の方法で固体電解コンデンサを１００個作製した。
【００２５】
（比較例４）
５．００ｇ／ｃｃの成形体の両側に、分散液を保持して６．００ｇ／ｃｃの成形体を重ね合わせた以外は、実施例１と同様の方法で固体電解コンデンサを１００個作製した。  
【００２６】
［実施例５］
実施例５の固体電解コンデンサ用素子の外観図を図３に示す。平均粒子径１００μｍのタンタル粉末を用いて、３．５ｍｍ×３．０ｍｍ×３．０ｍｍ、成形密度５．００ｇ／ｃｃの成形体と３．５ｍｍ×１．５ｍｍ×３．０ｍｍ、成形密度６．００ｇ／ｃｃの成形体を加圧成形により作製し、分散液を保持して重ね合わせ、成形密度６．００ｇ／ｃｃの成形体にタンタルワイヤーを溶接した以外は、実施例１と同様の方法で固体電解コンデンサを１００個作製した。
【００２７】
（比較例５）
比較例５の固体電解コンデンサ用素子の外観図を図３に示す。平均粒子径１００μｍのタンタル粉末を用いて、３．５ｍｍ×１．５ｍｍ×３．０ｍｍ、成形密度５．００ｇ／ｃｃの成形体と、３．５ｍｍ×３．０ｍｍ×３．０ｍｍ、成形密度６．００ｇ／ｃｃの成形体を加圧成形により作製し、分散液を保持して重ね合わせ、成形密度５．００ｇ／ｃｃの成形体の焼結体部分にタンタルワイヤーを溶接した以外は、実施例１と同様の方法で固体電解コンデンサを１００個作製した。
【００２８】
（従来例１）
従来例１の固体電解コンデンサ用素子の外観図を図４に示す。平均粒子径１００μｍのタンタル粉末を用いて、３．５ｍｍ×４．５ｍｍ×３．０ｍｍ、成形密度６．００ｇ／ｃｃの成形体を加圧成形し、作製した。
【００２９】
その後、成形体を１３００℃で焼結し、焼結体を得た。その後、該焼結体にタンタルワイヤーを溶接し、１３００℃で追加焼結した以外は、実施例１と同様の方法で固体電解コンデンサを１００個作製した。
【００３０】
（従来例２）
従来例２の固体電解コンデンサ用素子の外観図を図４に示す。平均粒子径１００μｍのタンタル粉末を用いて、３．５ｍｍ×４．５ｍｍ×３．０ｍｍ、成形密度５．００ｇ／ｃｃの成形体にタンタルワイヤーを埋設させて加圧成形し、１３００℃で焼結した。
【００３１】
その後、前記焼結体を用い、実施例１と同様の方法で固体電解コンデンサを１００個作製した。
【００３２】
（従来例３）
従来例３の固体電解コンデンサ用素子の外観図を図４に示す。平均粒子径１００μｍのタンタル粉末を用いて、３．５ｍｍ×４．５ｍｍ×３．０ｍｍ、成形密度６．００ｇ／ｃｃの成形体にタンタルワイヤーを埋設させて加圧成形し、１３００℃で焼結した。
その後、前記成形体を用い、実施例１と同様の方法で固体電解コンデンサを１００個作製した。
【００３３】
こうして得られた各々の固体電解コンデンサの漏れ電流値（１６Ｖ、１分値）、容量出現率（１２０Ｈｚ）、ＥＳＲ値（１００ｋＨｚ）を測定した平均値を表１に示す。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
表１の結果から明らかなように、実施例１〜５は、従来例２、３と比較し、漏れ電流値が低く優れている。これは、タンタルワイヤーと焼結体の接合状態が良いためである。
また、従来例１に比べ、容量出現率が高く、ＥＳＲ値が低減し、優れている。これは、焼結体全体で十分な細孔を保有することができたためと考えられる。よって、本発明により漏れ電流値、容量出現率、ＥＳＲ値の優れた固体電解コンデンサ用素子を製造できることが分かる。
【００３６】
また、実施例１、２と比較例１とを比較すると、比較例１は漏れ電流値が高い。これは、重ね合わせた成形体同士の接合状態が悪いためであると考えられる。よって、接合用弁作用金属粉末の最大粒子径を成形体に用いられる弁作用金属粉末の平均粒子径以下とすることで本発明の効果が得られることが分かる。
【００３７】
さらに、実施例１、４と比較例２とを比較すると比較例２は漏れ電流値が高い。これは、重ね合わせた成形体の接合状態が悪いためであると考えられる。よって、分散液中の弁作用金属粉末のＣＶ値を前記成形体に用いられる弁作用金属粉末のＣＶ値以上とすることで本発明の効果が得られることが分かる。
【００３８】
また、比較例３と実施例１を比較すると比較例３は、漏れ電流値が高い。これはタンタルワイヤーと焼結体の接合が悪いためであると考えられる。よって、タンタルワイヤーと溶接する部分の成形体の密度が高い時、溶接部が強固になり、本発明の効果が得られることが分かる。
【００３９】
今回の実施例では，成形体に平均粒子径１００μｍ、ＣＶ値１００ｋＣＶのタンタル粉末を用いたが、これに限るものではない。
【００４０】
今回の実施例では、成形密度が５．００ｇ／ｃｃと６．００ｇ／ｃｃの成形体を作製し重ね合わせたが、これに限るものではない。
【００４１】
今回の実施例では、分散液としてアクリル系樹脂、有機溶剤を用いたが、これに限るものではない。
【００４２】
今回の実施例では、分散液として最大粒子径１０〜１００μｍ、ＣＶ値１００〜１５０ｋＣＶのタンタル粉末を用いたが、これに限るものではない。
【００４３】
今回の実施例では、図１〜３に示す形状で重ね合わせを行ったが、形状はこれに限るものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施例１により作製した固体電解コンデンサ用素子の略図を示す。
【図２】実施例２により作製した固体電解コンデンサ用素子の略図を示す。
【図３】実施例３により作製した固体電解コンデンサ用素子の略図を示す。
【図４】従来例により作製した固体電解コンデンサ用素子の略図を示す。
【符号の説明】
【００４５】
１    タンタルワイヤー
２    弁作用金属の成形密度が高い焼結体
３    弁作用金属の成形密度が低い焼結体
４    分散液を使用した弁作用金属粉末の焼結体
５    １種類の弁作用金属粉末による焼結体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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