(57)【要約】【課題】弁作用金属の粉末を多孔質に固め成形して成るチップ体１において、このチップ体１に対して固体電解質層を形成する場合に、当該チップ体のうち奥深い部分にまでも確実に固体電解質層を形成できるようにする。【解決手段】前記チップ体１のうちそのコア部１ａにおける空隙率を、前記チップ体１のうち前記コア部１ａを包む表層部１ｂにおける空隙率よりも大きくする。【選択図】　　　　　　　　図４
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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固め成形して成るチップ体において、
前記チップ体のうちそのコア部における空隙率を、前記チップ体のうち前記コア部を包む表層部における空隙率よりも大きくした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用チップ体。
【請求項２】
弁作用金属の粉末を多孔質に固め成形して成るチップ体において、
前記チップ体のうちそのコア部における弁作用金属粉末の粒径を、前記チップ体のうち前記コア部を包む表層部における弁作用金属粉末の粒径よりも粗くした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用チップ体。
【請求項３】
多孔質のチップ体のうちそのコア部を、粗い粒径の弁作用金属粉末にて固め成形する工程と、次いで、前記チップ体のうち前記コア部を包む表層部を、細かい粒径の弁作用金属粉末にて固め成形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用チップ体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タンタル又はニオブ等のような弁作用金属の粉末を使用した固体電解コンデンサにおいて、そのコンデンサ素子を構成するチップ体と、その製造方法とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種の固体電解コンデンサにおけるコンデンサ素子は、タンタル等の弁作用金属の粉末を、図１及び図２に示すように、多孔質のチップ体１′に、同じくタンタル等の弁作用金属製の陽極棒２′における一端部を当該チップ体１′内に埋設するようにして、固めて焼結し、次いで、このチップ体１′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、このチップ体１における各弁作用金属粉末の表面に、五酸化タンタル等の誘電体膜を形成する。
【０００３】
次いで、前記チップ体１を、硝酸マンガン水溶液等の固体電解質水溶液中に浸漬して、固体電解質水溶液を当該チップ体１の内部まで浸透したのち固体電解質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、二酸化マンガン等の金属酸化物による固体電解質を形成する。
【０００４】
次いで、前記チップ体１′の表面に、例えば、グラファイト層及び金属層から成る陰極膜３′を形成するという構成である（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。
そして、このコンデンサ素子においては、そのコンデンサ容量を大きくために、チップ体に固め焼結する弁作用金属粉末における粒径を細かくすることにより、チップ体を大きくすることなく、コンデンサ容量の大容量化を図るようにしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−７４０６２号公報
【特許文献２】
特開２００２−２３１５７９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、コンデンサ容量のアップを図ることのために、弁作用金属粉末の粒径を細かくすると、多孔質のチップ体における空隙率が低くなるから、固体電解質層の形成に際して、このチップ体を、前記硝酸マンガン水溶液等の固体電解質溶液中に浸漬した場合に、固体電解質溶液を当該チップ体内における奥深い部分にまで浸透させることができず、ひいては、前記チップ体内のうち奥深い部分、つまり、陽極棒の付近には、固体電解質層を形成することができない部分が多くできることになる。
【０００７】
これにより、前記固体電解質層におけるマトリックス状の等価回路は、図３に示すように、表層の陰極膜３′から離れた奥深い部分において固体電解質層が部分的に欠けた状態になるから、このコンデンサ素子の固体電解質層における全抵抗値が大きくなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、この問題を解消することを技術的課題とするものである。
【０００９】
【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請求項１は、
「弁作用金属の粉末を多孔質に固め成形して成るチップ体において、
前記チップ体のうちそのコア部における空隙率を、前記チップ体のうち前記コア部を包む表層部における空隙率よりも大きくした。」
ことを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２は、
「弁作用金属の粉末を多孔質に固め成形して成るチップ体において、
前記チップ体のうちそのコア部における弁作用金属粉末の粒径を、前記チップ体のうち前記コア部を包む表層部における弁作用金属粉末の粒径よりも粗くした。」
ことを特徴としている。
【００１１】
次に、本発明の製造方法は請求項３に記載したように、
「多孔質のチップ体のうちそのコア部を、粗い粒径の弁作用金属粉末にて固め成形する工程と、次いで、前記チップ体のうち前記コア部を包む表層部を、細かい粒径の弁作用金属粉末にて固め成形する工程とから成る。」
ことを特徴としている。
【００１２】
【発明の作用・効果】
このように、多孔質のチップ体のうちそのコア部における空隙率を、前記チップ体のうち前記コア部を包む表層部における空隙率よりも大きくしたことにより、前記チップ体に対して固体電解質層を形成するに際して、二酸化マンガン水溶液等の固体電解質溶液を、チップ体の外表面から奥深い部分、つまり、コア部に容易に浸透することができるというように、前記固体電解質溶液のチップ体における奥深い部分への浸透性が良くなるから、チップ体のうち外表面から奥深いコア部にまで固体電解質層を確実に形成することができ、換言すると、チップ体のうち外表面から奥深い部分に固体電解質層が形成されない部分ができることを確実に少なくできる。
【００１３】
従って、請求項１に係る発明によると、コンデンサ素子におけるコンデンサ容量を高い値に維持した状態のもとで、その固体電解質層における全抵抗値を、確実に低くできる効果を有する。
【００１４】
この場合において、前記チップ体のうちそのコア部における空隙率を、このコア部を包む表層部における空隙率よりも大きくすることは、請求項２に記載したように、弁作用金属粉末における粒径を、前記コア部において部分的に粗くすることによって、確実に実現できる。
【００１５】
また、請求項３に記載した発明によると、前記した構成のチップ体を、比較的簡単な工程で、低コストにて製造できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面について説明する。
【００１７】
図４は、本発明の実施の形態によるチップ体１の縦断正面図を示し、このチップ体１は、タンタル等の弁作用金属の粉末を、当該チップ体１における略中心部分に同じくタンタル等の弁作用金属製の陽極棒２における一端部を埋設するように、多孔質に固め成形したのち、焼結したものに構成されている。
【００１８】
弁作用金属の粉末を、多孔質のチップ体１に固め成形するに際しては、このチップ体１を、その外表面から奥深いコア部１ａ、つまり、前記陽極棒２の回りの部分と、前記コア部１ａを包む表層部１ｂとに分けて、前記コア部１ａにおける弁作用金属粉末の粒径を、前記表層部１ｂにおける弁作用金属粉末の粒径よりも粗くすることにより、前記コア部１ａにおける空隙率を、前記表層部における空隙率よりも大きくするという構成にする。
【００１９】
このように構成したチップ体１は、前記した従来の場合と同様に、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、このチップ体１における各弁作用金属粉末の表面に、五酸化タンタル等の誘電体膜を形成し、前記チップ体１を、硝酸マンガン水溶液等の固体電解質水溶液中に浸漬して、固体電解質水溶液を当該チップ体１の内部まで浸透したのち固体電解質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、二酸化マンガン等の金属酸化物による固体電解質を形成し、次いで、前記チップ体１の表面に、例えば、グラファイト層及び金属層から成る陰極膜３を形成することによって、コンデンサ素子とするのである。
【００２０】
前記チップ体１を、前記のように構成したことにより、このチップ体１に対して固体電解質層を形成するに際して、このチップ体１を、二酸化マンガン水溶液等の固体電解質溶液中に浸漬したとき、前記二酸化マンガン水溶液等の固体電解質溶液を、チップ体１の外表面から奥深いコア部１ａに容易に浸透することができるというように、前記固体電解質溶液のチップ体１における奥深い部分への浸透性が良くなるから、チップ体１のうち外表面から奥深いコア部１ａの部分にまで固体電解質層を確実に形成することができ、換言すると、チップ体１のうち外表面から奥深い部分に固体電解質層が形成されない部分ができることを確実に少なくできる。
【００２１】
すなわち、このチップ体１に対して固体電解質層におけるマトリックス状の等価回路は、図５に示すようになり、表層の陰極膜３から離れた奥深い部分において固体電解質層が部分的に欠けた状態になることを少なくできる。
【００２２】
次に、前記した構成のチップ体１は、以下のようにして製造することが好ましい。
【００２３】
先ず、図６（ａ）に示すように、コア用成形金型１０に前記コア部１ａを固め成形するための成形用貫通孔１１を穿設して、この成形用貫通孔１１内に、その下部に第１押し込み金型１２を挿入した状態で、粒径を粗くした弁作用金属粉末１ａ′を充填する。
【００２４】
次いで、図６（ｂ）に示すように、前記陽極棒２を下端から突出するように保持した第２押し込み金型１３を、前記成形用貫通孔１１内の上部に、前記陽極棒３のうち第２押し込み金型１３から突出する部分が前記弁作用金属粉末１ａ′の層内に侵入するように挿入し、これと略同時に、前記第１押し込み金型１２を、前記成形用貫通孔１１内に押し込むことにより、前記弁作用金属粉末１ａ′を図７に示すコア部１ａに固め成形する。
【００２５】
次いで、コア部１ａへの固め成形が終わると、図６（ｃ）に示すように、第２押し込み金型１３を、成形用貫通孔１１から引き抜く同時に、前記第１押し込み金型１２を、更に成形用貫通孔１１に押し込みことにより、前記コア部１ａを、前記成形用貫通孔１１内から型抜きする。
【００２６】
次に、図８（ａ）に示すように、チップ体用成形金型２０に前記チップ体１を固め成形するための成形用貫通孔２１を穿設して、この成形用貫通孔２１内に、その下部に第１押し込み金型２２を挿入した状態で、粒径を細かくした弁作用金属粉末１ｂ′を充填する。
【００２７】
次いで、図８（ｂ）に示すように、前記陽極棒２を備えた前記コア部１ａが下端から突出するように保持した第２押し込み金型２３を、前記成形用貫通孔２１内の上部に、前記コア部１ａが前記弁作用金属粉末１ｂ′の層内に侵入するように挿入し、これと略同時に、前記第１押し込み金型２２を、前記成形用貫通孔２１内に押し込むことにより、前記弁作用金属粉末１ｂ′を、チップ体１に固め成形する。
【００２８】
次いで、この固め成形が終わると、図８（ｃ）に示すように、第２押し込み金型２３を、成形用貫通孔２１から引き抜く同時に、前記第１押し込み金型２２を、更に成形用貫通孔２１に押し込むことにより、前記チップ体１を、前記成形用貫通孔２１内から型抜きして、前記図４に示すチップ体１を得るのである。
【００２９】
このように固め成形したチップ体１は、適宜温度に加熱して焼結するのであるが、この焼結を、前記コア部１ａに固め成形した後での焼結と、チップ体１に高め成形した後での焼結との二回にわたって行うようにしても良い。
【００３０】
前記弁作用金属粉末の固め成形は、前記したように、成形用貫通孔内への両端の各々からの押し込み金型の押し込みにて成形することに限らず、左右一対の割り金型の挟み付けにて固め成形するという方法を採用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来におけるコンデンサ素子のチップ体を示す斜視図である。
【図２】前記従来におけるコンデンサ素子のチップ体を示す縦断正面図である。
【図３】前記従来におけるコンデンサ素子の固体電解質層の等価回路図である。
【図４】本発明の実施の形態によるコンデンサ素子のチップ体を示す縦断正面図である。
【図５】前記本発明の実施の形態によるコンデンサ素子の固体電解質層の等価回路図である。
【図６】前記本発明の実施の形態においてチップ体のコア部を固め成形している状態を示す図である。
【図７】チップ体におけるコア部を示す縦断正面図である。
【図８】前記本発明の実施の形態においてチップ体を固め成形している状態を示す図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　　　　チップ体
１ａ　　　　　　　　　　コア部
１ｂ　　　　　　　　　　表層部
２　　　　　　　　　　　陽極棒
３　　　　　　　　　　　陰極膜
【図１】
2004146623.tif 000003
【図２】
2004146623.tif 000004
【図３】
2004146623.tif 000005
【図４】
2004146623.tif 000006
【図５】
2004146623.tif 000007
【図６】
2004146623.tif 000008
【図７】
2004146623.tif 000009
【図８】
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