(57)【要約】【課題】弁作用金属の粉末を多孔質に焼結した陽極チップ体２と、この陽極チップ体における金属粉末の表面に形成した誘電体膜５と、この誘電体膜に重ねて形成した固体電解質層６と、更に、前記陽極チップ体の表面に前記固体電解質に重ねて形成した陰極側電極膜７とから成るコンデンサ素子１において、そのコンデンサ容量のバラ付きを小さくし、コンデンサ容量が変化するのを低減する。【解決手段】前記陽極チップ体２における多孔質組織内のうち前記誘電体膜５に対して前記固体電解質層６が形成されていない部分に、合成樹脂を充填する。【選択図】　　　　　　　　　　　図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁作用金属の粉末を多孔質に焼結した陽極チップ体と、この陽極チップ体における金属粉末の表面に形成した誘電体膜と、この誘電体膜に重ねて形成した固体電解質層と、更に、前記陽極チップ体の表面に前記固体電解質に重ねて形成した陰極側電極膜とから成るコンデンサ素子において、
前記陽極チップ体における多孔質組織内のうち前記誘電体膜に対して前記固体電解質層が形成されていない部分に、合成樹脂が充填されていることを特徴とする固体電解コンデンサにおけるコンデンサ素子。
【請求項２】
弁作用金属の粉末を多孔質の陽極チップ体に焼結する工程と、この陽極チップ体における金属粉末の表面に誘電体膜を形成する工程と、この誘電体膜の表面に固体電解質層を形成する工程と、前記陽極チップ体における多孔質組織内のうち前記誘電体膜に対して前記固体電解質層が形成されていない部分に合成樹脂を浸透する工程と、前記陽極チップ体における表面に陰極側電極膜を前記固体電解質層に重ねて形成する工程とから成ることを特徴とする固体電解コンデンサにおけるコンデンサ素子の製造方法。
【請求項３】
弁作用金属の粉末を多孔質の陽極チップ体に焼結する工程と、この陽極チップ体における一端面に固着した陽極ワイヤの付け根部に撥水性を有する熱可塑性合成樹脂製のリング体を装填する工程と、前記陽極チップ体における金属粉末の表面に陽極チップ体を化成液に浸漬しての陽極酸化処理にて誘電体膜を形成する工程と、前記陽極チップ体の固体電解質用溶液への浸漬・引き揚げ・焼成にて前記誘電体膜の表面に固体電解質層を形成する工程と、この工程に次いで、前記リング体のうち少なくとも一部を当該リング体の加熱溶融にて前記陽極チップ体における多孔質組織内のうち前記誘電体膜に対して前記固体電解質層が形成されていない部分に浸透する工程と、前記陽極チップ体における表面に陰極側電極膜を前記固体電解質層に重ねて形成する工程とから成ることを特徴とする固体電解コンデンサにおけるコンデンサ素子の製造方法。
【請求項４】
弁作用金属の粉末を多孔質に焼結した陽極チップ体と、この陽極チップ体における金属粉末の表面に形成した誘電体膜と、この誘電体膜に重ねて形成した固体電解質層と、更に、前記陽極チップ体の表面に前記固体電解質に重ねて形成した陰極側電極膜とから成るコンデンサ素子を、陽極側リード端子と陰極側リード端子との間に配設し、このコンデンサ素子における陽極ワイヤを、前記陽極側リード端子に固着する一方、前記コンデンサ素子における陰極側電極膜を、前記陰極側リード端子に電気的に接続して成る固体電解コンデンサにおいて、
前記陽極チップ体における多孔質組織内のうち前記誘電体膜に対して前記固体電解質層が形成されていない部分に、合成樹脂が充填されていることを特徴とする固体電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タンタル、ニオブ又はアルミニウム等の弁作用金属を使用した固体電解コンデンサにおいて、これに使用するコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を製造する方法と、このコンデンサ素子を用いた固体電解コンデンサとに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の固体電解コンデンサに使用するコンデンサ素子を製造するに際しては、例えば、特開平７−６６０７９号公報等に記載され、且つ、以下に述べるような方法を採用している。すなわち、
▲１▼．タンタル等のような弁作用金属の粉末を、陽極チップ体に、当該陽極チップ体における一端面から弁作用金属による陽極ワイヤが突出するように固め成形したのち焼結する。
▲２▼．前記陽極チップ体における一端面から突出する陽極ワイヤの付け根部に撥水性を有する熱可塑性合成樹脂製のリング体を装填する。
▲３▼．前記陽極チップ体を、りん酸水溶液等の化成液中に浸漬し、この状態で直流電流を印加するという陽極酸化処理を行うことにより、前記陽極チップ体における各金属粒子の表面に五酸化タンタル等の誘電体膜を形成する。
▲４▼．前記陽極チップ体を、硝酸マンガン水溶液等の固体電解質用水溶液中に浸漬して、硝酸マンガン水溶液等の固体電解質用水溶液を陽極チップ体における多孔質組織内に浸透したのち固体電解質用水溶液から引き揚げて焼成することを複数回にわたって繰り返すことにより、前記陽極チップ体における誘電体膜の表面に、二酸化マンガン等の金属酸化物による固体電解質層を形成する。
▲５▼．前記陽極チップ体における表面のうち前記一端面を除く部分に、グラファイト層と下地とし銀又はニッケル等の金属層を上層として成る前記陰極側電極膜を、前記固体電解質層に重ねて形成する。
ことによって、コンデンサ素子を製造するようにしている。
【０００３】
この製造方法において、前記陽極チップ体における一端面から突出する陽極ワイヤの付け根部に撥水性を有する熱可塑性合成樹脂製のリング体を装填するのは、前記陽極チップ体に対する固体電解質層の形成に際して、陽極ワイヤの表面にも、陽極チップ体における固体電解質層と連続して固体電解質層が形成されるのを回避するためのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記陽極チップ体に対する前記固体電解質層の形成は、陽極チップ体の固体電解質用水溶液中への浸漬にて、この陽極チップ体における多孔質組織内に、固体電解質用水溶液を浸透することによって行うものであって、多孔質組織の全体にわたって固体電解質用水溶液を浸透することは困難であるために、前記固体電解質層の形成に際しては、当該固体電解質層を形成することができない部分が局部的に発生するのを避けることができない。
【０００５】
つまり、前記のような工程を経て製造されたコンデンサ素子においては、その陽極チップ体における多孔質組織内の一部に、誘電体膜の表面に対して固体電解質層が形成されていない部分（以下、未コート部分と称する）が存在し、この未コート部分が外側の陰極側電極膜にて密封された形態になって、この未コート部分に、製造の工程等において水分が閉じ込まれることになり、この水分が多いときには、コンデンサ容量は大きくなり、また、この水分が少ないときにはコンデンサ容量は小さくなるという、前記未コート部分に閉じ込められる水分によってコンデンサ容量が増減するから、前記の方法で製造された多数個のコンデンサ素子についてのコンデンサ容量のバラ付きが大きいという問題がある。
【０００６】
しかも、このコンデンサ素子を使用した固体電解コンデンサをプリント基板等に対して半田付け実装した場合に、半田付けの熱により前記部分における水分が減少することのためにコンデンサ容量が、当初の値よりも小さくなるというように変化するという問題もあった。
【０００７】
本発明は、これらの問題を解消することを技術的課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この技術的課題を達成するため本発明のコンデンサ素子は、
「弁作用金属の粉末を多孔質に焼結した陽極チップ体と、この陽極チップ体における金属粉末の表面に形成した誘電体膜と、この誘電体膜に重ねて形成した固体電解質層と、更に、前記陽極チップ体の表面に前記固体電解質に重ねて形成した陰極側電極膜とから成るコンデンサ素子において、
前記陽極チップ体における多孔質組織内のうち前記誘電体膜に対して前記固体電解質層が形成されていない部分に、合成樹脂が充填されている。」
ことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の製造方法は第１に、
「弁作用金属の粉末を多孔質の陽極チップ体に焼結する工程と、この陽極チップ体における金属粉末の表面に誘電体膜を形成する工程と、この誘電体膜の表面に固体電解質層を形成する工程と、前記陽極チップ体における多孔質組織内のうち前記誘電体膜に対して前記固体電解質層が形成されていない部分に合成樹脂を浸透する工程と、前記陽極チップ体における表面に陰極側電極膜を前記固体電解質層に重ねて形成する工程とから成る。」
ことを特徴とし、第２に、
「弁作用金属の粉末を多孔質の陽極チップ体に焼結する工程と、この陽極チップ体における一端面に固着した陽極ワイヤの付け根部に撥水性を有する熱可塑性合成樹脂製のリング体を装填する工程と、前記陽極チップ体における金属粉末の表面に陽極チップ体を化成液に浸漬しての陽極酸化処理にて誘電体膜を形成する工程と、前記陽極チップ体の固体電解質用溶液への浸漬・引き揚げ・焼成にて前記誘電体膜の表面に固体電解質層を形成する工程と、この工程に次いで、前記リング体のうち少なくとも一部を当該リング体の加熱溶融にて前記陽極チップ体における多孔質組織内のうち前記誘電体膜に対して前記固体電解質層が形成されていない部分に浸透する工程と、前記陽極チップ体における表面に陰極側電極膜を前記固体電解質層に重ねて形成する工程とから成る。」
ことを特徴としている。
【００１０】
更にまた、本発明の固体電解コンデンサは、
「弁作用金属の粉末を多孔質に焼結した陽極チップ体と、この陽極チップ体における金属粉末の表面に形成した誘電体膜と、この誘電体膜に重ねて形成した固体電解質層と、更に、前記陽極チップ体の表面に前記固体電解質に重ねて形成した陰極側電極膜とから成るコンデンサ素子を、陽極側リード端子と陰極側リード端子との間に配設し、このコンデンサ素子における陽極ワイヤを、前記陽極側リード端子に固着する一方、前記コンデンサ素子における陰極側電極膜を、前記陰極側リード端子に電気的に接続して成る固体電解コンデンサにおいて、
前記陽極チップ体における多孔質組織内のうち前記誘電体膜に対して前記固体電解質層が形成されていない部分に、合成樹脂が充填されている。」
ことを特徴としている。
【００１１】
【発明の作用・効果】
このように、陽極チップ体における多孔質組織内のうち前記誘電体膜に対して前記固体電解質層が形成されていない部分、つまり、未コート部分に合成樹脂を充填することにより、前記未コート部分に閉じ込まれる水分が少なくなるから、多数個のコンデンサ素子についてのコンデンサ容量のバラ付きを小さくすることができるとともに、コンデンサ容量が変化することを確実に低減できるのである。
【００１２】
特に、請求項３に記載した第２の製造方法は、陽極チップ体に対して固体電解質層を形成するときにおいて、この陽極チップ体の一端面に固着した陽極ワイヤに対して前記固体電解質層を連続して形成しないことのために使用する合成樹脂製のリング体を、加熱溶融することによって、前記陽極チップ体における多孔質組織内のうち前記誘電体膜に対して前記固体電解質層が形成されていない部分、つまり未コート部分に充填するものであることにより、
▲１▼．前記リング体を、その加熱溶融により前記未コート部分の充填に使用するから、材料の無駄を無くすることができるとともに、前記未コート部分への合成樹脂を充填することが簡単にできるから、コストの大幅なアップを回避できる。
▲２▼．前記リング体のうち少なくとも一部を、当該リング体の加熱溶融にて陽極チップ体に浸透することにより、このリング体における陽極チップ体の一端面からの突出高さ寸法が低くなる。
【００１３】
従って、後述するように、このコンデンサ素子における陽極ワイヤを陽極側リード端子に対して溶接等にて固着することによって、固体電解コンデンサの完成品に組み立てる場合に、前記コンデンサ素子における陽極チップ体の一端面から前記陽極側リード端子の先端までの首下寸法を、前記リング体における陽極チップ体の一端面からの突出高さ寸法が低くなる分だけ短くできるから、完成品としての固体電解コンデンサにおける全長寸法が予め決まっている場合には、前記首下寸法を短くできる分だけ陽極チップ体における長さ寸法を大きくできて、コンデンサ容量の増大を図ることができる。また、コンデンサ容量が予め決まっている場合には、固体電解コンデンサにおける全長寸法を、前記首下寸法を短くできる分だけ短くできて、小型・軽量化できるという効果を有する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、タンタル固体電解コンデンサにおけるコンデンサ素子に適用した場合の図面（図１〜図８）について説明する。
【００１５】
先ず、タンタルの粉末を、図１に示すように、多孔質の陽極チップ体２に固め成形したのち焼結し、且つ、この陽極チップ体２における一端面２ａからタンタルによる陽極ワイヤ３を突出する。
【００１６】
一方、例えば、融点が約２７０℃のフッ素樹脂等のように、撥水性を有する透明な熱可塑性合成樹脂による素材の板材から打ち抜く等することにより、図１に示すように、内径ｄの貫通孔４ａを備えた厚さ寸法Ｔのリング体４を予め製作しておき、このリング体４を、前記陽極チップ体２における一端面２ａから突出する陽極ワイヤ３のうち陽極チップ体２に対する付け根部に対して、図２に示すように、当該リング体４が前記一端面２ａに接触するように被嵌・装着する。
【００１７】
次いで、前記陽極チップ体２を、図３に示すように、りん酸水溶液等の化成液Ａに浸漬し、この状態で、前記化成液Ａ中の電極Ｂと、前記陽極ワイヤ３との間に直流電流を印加するという陽極酸化処理を行うことにより、前記陽極チップ体２における各金属粒子の表面に五酸化タンタル等の誘電体膜５を形成する。
【００１８】
次いで、前記陽極チップ体２を、図４に示すように、硝酸マンガン水溶液Ｃに対し浸漬して、硝酸マンガン水溶液Ｃを陽極チップ体２における多孔質組織の内部まで浸透したのち硝酸マンガン水溶液Ｃから引き揚げて焼成することを複数回にわたって繰り返すことにより、前記陽極チップ体２における誘電体膜５の表面に、二酸化マンガン等の金属酸化物による固体電解質層６を形成する。
【００１９】
前記陽極ワイヤ３における付け根部に被嵌・装着したリング体４は、撥水性を有する合成樹脂製であることにより、前記固体電解質層６を形成する工程において、固体電解質用溶液であるところの硝酸マンガン水溶液が、リング体４と陽極チップ体２及び陽極ワイヤ２との間を通って当該リング体４の上面側にまで伝い上がることを阻止するから、固体電解質層が陽極ワイヤ２のうちリング体４の上面側の部分にまでも陽極チップ体２における固体電解質層６と連続した状態で形成されることを低減できる。
【００２０】
この場合において、前記リング体４を、前記したように、合成樹脂にて予めリング状に形成して、これを陽極ワイヤ３に対して被嵌・装着するという構成にすることに代えて、前記陽極ワイヤ３の付け根部に、合成樹脂を溶剤にて溶解した状態で塗布することによって、前記リング体４を構成するようにしても良い。
【００２１】
そして、前記リング体４を、前記したように、合成樹脂にて予めリング状に形成して、これを陽極ワイヤ３に対して被嵌・装着するという構成にした場合には、前記誘電体膜５を形成する陽極酸化処理の前又は後において、前記陽極チップ体２を、その一端面２ａを上向きにした姿勢で、その全体を、図示しない密閉容器内に入れて、この密閉容器内を真空にするか、窒素ガス又はアルゴンガス等のような不活性ガスの雰囲気にした状態のもとで、前記リング体４の合成樹脂における融点か、或いはこれよりも高い温度、例えば、約２７０〜３００℃に加熱し、この温度で約３０分間維持したのち常温まで冷却する。
【００２２】
この加熱にて前記リング体４は、一旦溶融して、陽極チップ体２の一端面２ａと、陽極ワイヤ３の外周面との両方に対して、恰も、熱融着するように隙間なく密着することにより、前記固体電解質層６を形成する工程において、固体電解質用溶液であるところの硝酸マンガン水溶液が、リング体４と陽極チップ体２及び陽極ワイヤ２との間を通って当該リング体４の上面側にまで伝い上がることを確実に阻止することができるから、固体電解質層が陽極ワイヤ２のうちリング体１５の上面側の部分にまでも陽極チップ体２における固体電解質層６と連続した状態で形成されることを確実に低減できる。
【００２３】
この場合において、前記リング体４を透明な合成樹脂製にすることにより、その加熱溶融にて陽極チップ体２と陽極ワイヤ３との両方に対して隙間なく確実に密着しているか否かを、外観から容易に識別することができる。
【００２４】
前記固体電解質層６を形成する工程を完了すると、前記陽極チップ体２を、再び、その一端面２ａを上向きにした姿勢で、その全体を、図示しない密閉容器内に入れて、この密閉容器内を真空にするか、窒素ガス又はアルゴンガス等のような不活性ガスの雰囲気にした状態のもとで、前記よりも適宜高い温度に加熱し、この温度に前記よりも長い時間にわたって維持する。
【００２５】
これにより、前記リング体４は、溶融し液体状になって、その一部又は全部が、陽極チップ体２における多孔質組織内に浸透することになるから、前記陽極チップ体２における多孔質組織内のうち前記誘電体膜５に対して前記固体電解質層６が形成されていない部分には、前記リング体４における合成樹脂が充填されることになる。
【００２６】
一方、前記リング体４における陽極チップ体２の一端面２ａから突出高さ寸法Ｗは、図５に示すように、当該リング体４が溶融して陽極チップ体２における多孔質組織内への浸透によって、当該リング体４における元々の厚さ寸法Ｔよりも低くなるか、一端面２ａから殆ど突出しないようになる。
【００２７】
そして、このように、前記陽極チップ体２における多孔質組織内のうち前記誘電体膜５に対して前記固体電解質層６が形成されていない部分に、前記リング体４における合成樹脂を加熱溶融にて浸透する工程を完了すると、以下、従来と同様に、前記陽極チップ体２における表面のうち前記一端面２ａを除く部分に、図６に示すように、グラファイト層と下地とし銀又はニッケル等の金属層を上層とする陰極側電極膜７を形成することにより、コンデンサ素子１として仕上げられる。
【００２８】
このようにして製造されたコンデンサ素子１を、図７に示すように、左右一対のリード端子８，９の間に、当該コンデンサ素子１における陽極ワイヤ３を一方の陽極側リード端子８に対して溶接等にて固着するように配設し、このコンデンサ素子１における陰極側電極膜７に、他方の陰極側リード端子９を直接に電気的に接続する一方、これらの全体を合成樹脂製のパッケージ体１０にて密封することにより、固体電解コンデンサ１００に組み立てる。
【００２９】
或いは、前記コンデンサ素子１を、図８に示すように、左右一対のリード端子８，９の間に、当該コンデンサ素子１における陽極ワイヤ３を一方の陽極側リード端子８に対して溶接等にて固着するように配設し、このコンデンサ素子１における陰極側電極膜７と、他方の陰極側リード端子９との間を、過電流又は温度の上昇によって溶断するようにした安全ヒューズ線１１を介して電気的に接続する一方、これらの全体を合成樹脂製のパッケージ体１２にて密封することにより、安全ヒューズ付き固体電解コンデンサ２００に組み立てる。
【００３０】
この固体電解コンデンサ１００，２００への組み立てに際して、前記コンデンサ素子１において、その陽極チップ体２の一端面２ａにおけるリング体４が前記一端面２ａより突出する高さ寸法Ｗを、前記したように、低くできるか、一端面２ａから殆ど突出しないようにできることにより、陽極チップ体２における一端面２ａから陽極側リード端子８までの首下寸法Ｓを、短くできるから、完成品としての固体電解コンデンサ１００，２００における全長寸法Ｌ１，Ｌ２が予め決まっている場合には、前記首下寸法Ｓを短くできる分だけ陽極チップ体２の長さ寸法Ｈを大きくできて、コンデンサ容量の増大を図ることができる。
【００３１】
また、コンデンサ容量が予め決まっている場合には、固体電解コンデンサ１００，２００における全長寸法Ｌ１，Ｌ２を、前記首下寸法Ｓを短くできる分だけ短くできて、小型・軽量化できる。
【００３２】
また、別の実施の形態においては、固体電解質層６を形成する工程を終わった陽極チップ体２に合成樹脂を浸透することを、合成樹脂を溶剤にて溶解した状態でその適宜量を前記陽極チップ体２に対して、塗布又は滴下することによって行うようにして行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明において陽極チップ体とリング体とを示す縦断正面図である。
【図２】本発明において陽極チップ体の陽極ワイヤの付け根部にリング体を被嵌した状態を示す縦断正面図である。
【図３】前記陽極チップ体に対して誘電体膜を形成するための陽極酸化処理を行っている状態を示す図である。
【図４】前記陽極チップ体に対して固体電解質層を形成している状態を示す図である。
【図５】前記リング体を加熱溶融したあとの状態を示す縦断正面図である。
【図６】本発明によるコンデンサ素子を示す縦断正面図である。
【図７】本発明による固体電解コンデンサを示す縦断正面図である。
【図８】本発明による安全ヒューズ付き固体電解コンデンサを示す縦断正面図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　　　　コンデンサ素子
２　　　　　　　　　　　陽極チップ体
２ａ　　　　　　　　　　陽極チップ体の一端面
３　　　　　　　　　　　陽極ワイヤ
４　　　　　　　　　　　リング体
５　　　　　　　　　　　誘電体膜
６　　　　　　　　　　　固体電解質層
７　　　　　　　　　　　陰極側電極膜
８　　　　　　　　　　　陽極側リード端子
９　　　　　　　　　　　陰極側リード端子
１０，１２　　　　　　　パッケージ体
１１　　　　　　　　　　安全ヒューズ線
１００　　　　　　　　　固体電解コンデンサ
２００　　　　　　　　　安全ヒューズ付き固体電解コンデンサ
【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】
2004055807.tif 000009
【図８】
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