(57)【要約】【課題】タンタルコンデンサ陽極素子の燒結方法の提供。【解決手段】タンタルコンデンサ陽極素子の燒結方法は、粘着剤を混合したタンタル粉末を圧縮成形してなるタンタルコンデンサ陽極素子を、脱脂溶剤を注入した乾燥炉中に入れ、密閉して低温で触媒を用いて湿式脱ろうし、その後、真空乾燥を行ない、さらに真空燒結する。本発明により得られるタンタル陽極素子は高い比表面積と高い孔隙率を保持し、これにより、比容量が高く、リーク電流が小さく、その炭素、酸素含有量はそれぞれ０．００５％〜０．０１０％、０．１８％〜０．６５％まで下がり得る。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンタルコンデンサ陽極素子の燒結方法において、粘着剤を混合したタンタル粉末を圧縮成形してなるタンタル陽極素子を、脱脂溶剤を注入した乾燥炉中に入れ、密閉低温溶剤触媒湿式脱ろうを実行し、その後、真空乾燥し、さらに真空燒結することを特徴とする、タンタルコンデンサ陽極素子の燒結方法。
【請求項２】
請求項１記載のタンタルコンデンサ陽極素子の燒結方法において、前記タンタル粉末の比容は、１７〜１５０ＫμＦ・Ｖ／ｇとされることを特徴とする、タンタルコンデンサ陽極素子の燒結方法。
【請求項３】
請求項１記載のタンタルコンデンサ陽極素子の燒結方法において、前記粘着剤は、異なる融点のものを包含する石ろう、樟脳、安息香酸、グリセリン或いは異なる分子式のものを包含するステアリン酸のうち、任意の一種類が選択されることを特徴とする、タンタルコンデンサ陽極素子の燒結方法。
【請求項４】
請求項１記載のタンタルコンデンサ陽極素子の燒結方法において、前記脱脂溶剤は、アルコール、ガソリン、ｎ−ヘキサン或いはトリクロルエタンのうちのいずれか一種類が選択されることを特徴とする、タンタルコンデンサ陽極素子の燒結方法。
【請求項５】
請求項１記載のタンタルコンデンサ陽極素子の燒結方法において、前記乾燥炉は、ステンレススチール乾燥炉とされ、前記密閉低温溶剤触媒湿式脱ろうの脱ろう温度は、摂氏６０度から８０度とされることを特徴とする、タンタルコンデンサ陽極素子の燒結方法。
【請求項６】
請求項１記載のタンタルコンデンサ陽極素子の燒結方法において、前記燒結方法は、さらに、
乾燥炉中で、タンタル陽極素子に対して反復して多次の密閉低温溶剤触媒湿式脱ろう操作を実行した後、さらに、真空乾燥を実行する工程を包含することを特徴とする、タンタルコンデンサ陽極素子の燒結方法。
【請求項７】
請求項１記載のタンタルコンデンサ陽極素子の燒結方法において、前記真空乾燥には真空乾燥炉を採用して乾燥し、乾燥温度は、摂氏６０度から９５度とし、真空度は０．５Ｐａ以下とされることを特徴とする、タンタルコンデンサ陽極素子の燒結方法。
【請求項８】
請求項１記載のタンタルコンデンサ陽極素子の燒結方法において、前記真空燒結時の燒結温度は最高で摂氏１２００度から１５５０度とされ、真空度は、（２．０〜５．０）×１０-3Ｐａとされることを特徴とする、タンタルコンデンサ陽極素子の燒結方法。
【請求項９】
タンタルコンデンサ陽極素子の燒結方法において、前記燒結方法が、
異なる融点のものを包含する石ろう、樟脳、グリセリン、安息香酸、或いは異なる分子式のものを包含するステアリン酸のうち、任意の一種類を粘着剤とし、比容が１７〜１５０ＫμＦ・Ｖ／ｇのタンタル粉末と混合し圧縮成形してタンタル陽極素子となし、タンタル陽極素子を脱脂溶剤を注入したステンレススチール炉中に入れ、密閉して摂氏６０度〜８０度まで加熱し、並びに反復して多次の溶剤触媒脱ろう処理を行ない、その後、タンタル陽極素子を真空乾燥炉中に移送してベークし、さらに、ベーク後のタンタル陽極素子を真空炉中に入れて燒結し、その燒結温度は最高で摂氏１２００度から１５５０度とすることを特徴とする、タンタルコンデンサ陽極素子の燒結方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一種のタンタル陽極素子の製造工程技術に係り、特に、タンタル陽極素子に湿式脱ろう後に燒結成形する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータ、モバイルフォン、自動車工業等の迅速な発展に伴い、タンタルコンデンサ及び電子製品の小型化とマイクロ化に向けての発展が要求され、このため、高品質、高比容のタンタル粉末の開発が、タンタル粉末技術発展の趨勢である。
【０００３】
しかし、高比容のタンタル粉末は、その顆粒が細小で、比表面積が大きく、活性が強く、高温燒結後に厳重な静電容量損失をもたらしやすい。低い燒結温度では、タンタル陽極素子の収縮率は小さく、燒結密度は低く、多孔率は高く、開口孔数も比較的多くなる。ただし、不純物の精錬反応が十分に進行されないため、タンタル粉末の耐電圧性及びリーク電流等の電性指標は低くなる。
【０００４】
これにより、適当な燒結体系を選択することで、タンタル陽極素子中の有害不純物を確実に十分に除去できるようにすることで、理想的な高比容のタンタル陽極素子を獲得することが、技術研究開発の重点となる。
【０００５】
タンタル陽極素子圧縮成形過程中に、タンタル粉末の流動性、技術性能、素子密度分布、燒結品の品質、素子収縮性能等の問題を改善するため、一般には、圧縮過程において適量の粘着剤が添加される。
【０００６】
最も常用されている粘着剤には、ガソリン中に石ろうを溶かしたもの、トリクロルエタン或いはｎ−ヘキサン中に樟脳を溶かしたもの、アルコール中にグリセリンを溶かしたもの、アルコール中にステアリン酸を溶かしたもの、等がある。
【０００７】
これらの粘着剤の存在は、基体中の過量の炭素、酸素等の不純物の含有を引き起し、不純物含有量は直接にタンタルコンデンサのリーク電流の大きさ、スパーク電圧の高さ、製品の信頼性及び寿命の長さに影響を与える。電流が不純物が存在する部位を流れる時には、発熱を伴い、それにより、その周囲のＴａ2Ｏ5の結晶化を促進し、媒質に亀裂が出現し、これによりリーク電流が上昇し、耐電圧性能が低くなり、タンタル陽極素子性能が下降し、厳重な時には、コンデンサのパンチスルーを引き起こす。
【０００８】
伝統的な技術中、基体中の有害不純物を減少するために、一般には、タンタル陽極素子燒結前に前焼き工程を採用し、すなわち、真空高温技術でガス抜きする。前焼き工程時には、真空度が約６．５×１０−３Ｐａの予定値に達した時に、昇温加熱開始する。ガス排除が速すぎてタンタル陽極素子の亀裂をもたらすのを防止するため、昇温速度は速すぎてはならず、一般には摂氏３５０度程度で、粘着剤は全部揮発し得る。炉の収容量に基づき、一定時間保温した後、摂氏８０度程度まで降温して炉から取り出す。
【０００９】
このような前焼き燒結方式は、比較的高い温度及び比較的長い保温時間を必要とし、時間とエネルギーを消耗する。このほか、粘着剤の存在により、高温真空脱ろう後には、一部の炭素がタンタル粉末中に残存するのを免れるのが難しく、これにより、タンタルコンデンサ陽極のリーク電流が大きくなる。特許文献１と２において開示されている技術は、いずれも粘着剤を添加しているために、その発展が制限される。
【００１０】
近年来、製品サイズ縮小に対する要求が高くなり、並びにタンタル粉末の成形能力が増加し、ゆえに、生産速度をアップするため、既に、粘着剤を添加しない趨勢となっている。しかし、タンタル粉末の価格は高価であり、粘着剤の使用は圧縮成形後の廃品、たとえば、角や辺の欠け、亀裂分層或いはゆがみ変形、収縮不均一などの発生を減少できる。実際の操作結果が証明することは、粘着剤を添加したタンタル粉末は、その流動性が未加入のものより非常に良好となり、それは図１に示されるとおりである。これにより、タンタル陽極素子中のタンタル粉末の高純度を保証する前提の下でありさえすれば、燒結温度を下げ、タンタル粉末の比容量をアップし、リーク電流を減らすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平２−３４７０１号公報
【特許文献２】特開平５−６５５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上述の問題を解決するため、一種のタンタルコンデンサ陽極素子の燒結方法を開発し、該燒結方法により獲得されるタンタル陽極素子は、その高い比表面積と高い孔隙率を保持し、比容量が高く、リーク電流が小さく、その炭素、酸素含有量が、それぞれ０．００５％〜０．０１０％、０．１８％〜０．６５％まで下げられるものとする。それは、一種の経済性が高い、高い比容量のタンタルコンデンサを製造する方法である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために本発明の採用する技術は以下のとおりである。
【００１４】
本発明は一種のタンタルコンデンサ陽極素子の燒結方法を提供し、そのうち、該燒結方法は、粘着剤を混合したタンタル粉末を圧縮成形してなるタンタルコンデンサ陽極素子を、脱脂溶剤を注入した乾燥炉中に入れ、密閉して低温で触媒を用いて湿式脱ろう（密閉低温触媒湿式脱ろう）し、その後、真空乾燥を行ない、さらに真空燒結する。
【００１５】
そのうち、上述のタンタル粉末の比容は１７〜１５０ＫμＦ・Ｖ／ｇとされる。
【００１６】
また、上述の粘着剤は、石ろう（異なる融点の石ろうを包含する）、樟脳、安息香酸、グリセリン或いはステアリン酸（異なる分子式のステアリン酸を包含する）中の任意の一種類が選択される。
【００１７】
また、上述の脱脂溶剤は、アルコール、ガソリン、ｎ−ヘキサン或いはトリクロルエタンのうちのいずれか一種類が選択される。
【００１８】
さらに、上述の乾燥炉は、ステンレススチール乾燥炉とされ、密閉低温溶剤触媒湿式脱ろうの脱ろう温度は、摂氏６０度から８０度とされる。
【００１９】
前述の方法のほかに、もう一種の燒結方法は、乾燥炉中で、タンタル陽極素子に対して反復して多次の密閉低温溶剤触媒湿式脱ろう操作を実行した後、さらに、真空乾燥を実行する。
【００２０】
そのうち、上述の真空乾燥には真空乾燥炉を採用して乾燥し、乾燥温度は、摂氏６０度から９５度とし、真空度は０．５Ｐａ以下である。
【００２１】
さらに、上述の真空燒結時の燒結温度は最高で摂氏１２００度から１５５０度とされ、真空度は、（２．０〜５．０）×１０-3Ｐａとされる。
【００２２】
本発明のタンタルコンデンサ陽極素子の燒結方法は、その燒結方法が具体的に以下を包含する。
石ろう（異なる融点の石ろうを包含する）、樟脳、グリセリン、安息香酸、或いはステアリン酸（異なる分子式のステアリン酸を包含する）中の任意の一種類を粘着剤とし、比容が１７〜１５０ＫμＦ・Ｖ／ｇのタンタル粉末と混合し、圧縮成形してタンタル陽極素子となし、タンタル陽極素子を脱脂溶剤（アルコール、ガソリン、トリクロルエタン、ｎ−ヘキサン等）を注入したステンレススチール炉中に入れ、密閉して摂氏６０度〜８０度まで加熱し、並びに反復して多次の溶剤触媒脱ろう処理を行ない、その後、タンタル陽極素子を真空乾燥炉中に移送してベークする。
【００２３】
さらに、ベーク後のタンタル陽極素子を真空炉中に入れて燒結し、その燒結温度は最高で摂氏１２００度から１５５０度とする。
【発明の効果】
【００２４】
該タンタル陽極素子の燒結方法は、欠点が存在する伝統的な高温真空脱ろう燒結技術から取って代わり、高比容タンタルコンデンサを製造するための、高効率の経済的な技術方法を提供する。
【００２５】
タンタル陽極素子燒結前に、タンタル陽極素子の不純物に対して高度な除去を行ない、タンタル粉末の高純度を保証する。
【００２６】
湿式脱ろうは、摂氏６０度〜８０度で実行し、高温真空脱ろうにより微細孔が塞がり、排気困難と酸素含有量過高が引き起こされ、溶条現象が発生するのを防止し、並びに昇温速度の制限を消去し、これにより陽極素子に迅速にガス不純物を排出させ、エネルギーと時間を節約する。
【００２７】
上述したように、本発明のタンタル陽極素子の脱ろう及び燒結方法は、低温燒結技術とされ、技術が安定し、工程フローが短く、製品品質が良好であり、一種の、有力なタンタル粉末脱ろう燒結技術であり、低温条件下で、比較的短時間内にタンタル粉末中の、炭素、酸素含有量を、それぞれ０．００５％〜０．０１０％、０．１８％〜０．６５％まで下げることができる。これは伝統的な真空高温脱ろう方法とは比較にならない。
【００２８】
脱ろう温度は現行の温度より非常に低く、理想的な高純度、高比容、高孔隙率のタンタル陽極素子を提供するための重要な先決条件である。
【００２９】
本発明の燒結方法を採用することで、高純度と孔径が良好に調節されたタンタル陽極素子が製造され、それにより、優れた性能のタンタル電解コンデンサの陽極が製造される。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に具体的実施方式を結合し、本発明に対してさらに説明する。
【実施例１】
【００３１】
該タンタルコンデンサ陽極素子の燒結方法は、タンタル陽極素子の脱脂と燒結製造に適用され、それは粘着剤を混合したタンタル粉末を圧縮成形してなるタンタル陽極素子を、脱脂溶剤を注入した乾燥炉中に入れ、密閉低温溶剤触媒湿式脱ろうを実行し、その後、真空乾燥し、さらに真空燒結する。
【００３２】
具体的な燒結方法は以下のとおりである：
まず、比容が約５０ＫμＦ・Ｖ／ｇのタンタル粉末と粘着剤の石ろう（異なる融点の石ろうを包含する）を混合した後、圧縮成形してタンタル陽極素子となし、さらに、タンタル陽極素子を、ステンレスチール炉中に入れ、ガソリンを注入して浸漬させる。
【００３３】
密閉して摂氏８０度まで加熱した後、溶剤触媒脱ろう処理を行う。上述の脱ろう工程は、重複して多次実行する。
【００３４】
脱ろう後のタンタル陽極素子を真空水浴オーブン中に移送し、水浴温度を摂氏６０度に調節し、減圧して真空度を０．１Ｐａとなし、３時間乾燥させる。
【００３５】
さらに、乾燥させたタンタル陽極素子を真空炉中に入れて燒結し、その燒結温度は最高で摂氏１３７０度とし、真空度は２．０×１０−３Ｐａとする。
【００３６】
湿式脱ろう燒結後のタンタル陽極素子を、ＬＥＣＯ炭素酸素測定器で測定したところ、その炭素、酸素含有量は、それぞれ０．００６４％、０．２５％であった。
【実施例２】
【００３７】
該タンタルコンデンサ陽極素子の燒結方法は、タンタル陽極素子の脱脂と燒結製造に適用され、それは粘着剤を混合したタンタル粉末を圧縮成形してなるタンタル陽極素子を、脱脂溶剤を注入した乾燥炉中に入れ、密閉低温溶剤触媒湿式脱ろうを実行し、その後、真空乾燥し、さらに真空燒結する。
【００３８】
具体的な燒結方法は以下のとおりである：
まず、比容が約７０ＫμＦ・Ｖ／ｇのタンタル粉末と粘着剤の樟脳を混合した後、圧縮成形してタンタル陽極素子となし、さらに、タンタル陽極素子を、ステンレスチール炉中に入れ、トリクロルエタンを注入して浸漬させる。
【００３９】
密閉して摂氏７５度まで加熱した後、溶剤触媒脱ろう処理を行う。上述の脱ろう工程は、重複して多次実行する。
【００４０】
脱ろう後のタンタル陽極素子を真空水浴オーブン中に移送し、水浴温度を摂氏７０度に調節し、減圧して真空度を０．１５Ｐａとなし、４時間乾燥させる。
【００４１】
さらに、乾燥させたタンタル陽極素子を真空炉中に入れて燒結し、その燒結温度は最高で摂氏１３２０度とし、真空度は２．５×１０−３Ｐａとする。
【００４２】
湿式脱ろう燒結後のタンタル陽極素子を、ＬＥＣＯ炭素酸素測定器で測定したところ、その炭素、酸素含有量は、それぞれ０．００８６％、０．３３％であった。
【実施例３】
【００４３】
該タンタルコンデンサ陽極素子の燒結方法は、タンタル陽極素子の脱脂と燒結製造に適用され、それは粘着剤を混合したタンタル粉末を圧縮成形してなるタンタル陽極素子を、脱脂溶剤を注入した乾燥炉中に入れ、密閉低温溶剤触媒湿式脱ろうを実行し、その後、真空乾燥し、さらに真空燒結する。
【００４４】
具体的な燒結方法は以下のとおりである：
まず、比容が約８０ＫμＦ・Ｖ／ｇのタンタル粉末と粘着剤のグリセリンを混合した後、圧縮成形してタンタル陽極素子となし、さらに、タンタル陽極素子を、ステンレスチール炉中に入れ、アルコールを注入して浸漬させる。
【００４５】
密閉して摂氏６５度まで加熱した後、溶剤触媒脱ろう処理を行う。上述の脱ろう工程は、重複して多次実行する。
【００４６】
脱ろう後のタンタル陽極素子を真空水浴オーブン中に移送し、水浴温度を摂氏８０度に調節し、減圧して真空度を０．１２Ｐａとなし、３時間乾燥させる。
【００４７】
さらに、乾燥させたタンタル陽極素子を真空炉中に入れて燒結し、その燒結温度は最高で摂氏１３１０度とし、真空度は１．８×１０−３Ｐａとする。
【００４８】
湿式脱ろう燒結後のタンタル陽極素子を、ＬＥＣＯ炭素酸素測定器で測定したところ、その炭素、酸素含有量は、それぞれ０．００７６％、０．３５％であった。
【実施例４】
【００４９】
比容が約１００ＫμＦ・Ｖ／ｇのタンタル粉末と粘着剤の安息香酸を混合した後、圧縮成形してタンタル陽極素子となし、さらに、タンタル陽極素子を、ステンレスチール炉中に入れ、アルコールを注入して浸漬させる。
【００５０】
密閉して摂氏６０度まで加熱した後、溶剤触媒脱ろう処理を行う。上述の脱ろう工程は、重複して多次実行する。
【００５１】
脱ろう後のタンタル陽極素子を真空水浴オーブン中に移送し、水浴温度を摂氏８０度に調節し、減圧して真空度を０．１５Ｐａとなし、４時間乾燥させる。
【００５２】
さらに、乾燥させたタンタル陽極素子を真空炉中に入れて燒結し、その燒結温度は最高で摂氏１２９５度とし、真空度は２．０×１０−３Ｐａとする。
【００５３】
湿式脱ろう燒結後のタンタル陽極素子を、ＬＥＣＯ炭素酸素測定器で測定したところ、その炭素、酸素含有量は、それぞれ０．００７８％、０．４６％であった。
【実施例５】
【００５４】
比容が約１２０ＫμＦ・Ｖ／ｇのタンタル粉末と粘着剤のステアリンを混合した後、圧縮成形してタンタル陽極素子となし、さらに、タンタル陽極素子を、ステンレスチール炉中に入れ、アルコールを注入して浸漬させる。
【００５５】
密閉して摂氏６０度まで加熱した後、溶剤触媒脱ろう処理を行う。上述の脱ろう工程は、重複して多次実行する。
【００５６】
脱ろう後のタンタル陽極素子を真空水浴オーブン中に移送し、水浴温度を摂氏８０度に調節し、減圧して真空度を０．１５Ｐａとなし、４時間乾燥させる。
【００５７】
さらに、乾燥させたタンタル陽極素子を真空炉中に入れて燒結し、その燒結温度は最高で摂氏１２８０度とし、真空度は２．０×１０−３Ｐａとする。
【００５８】
湿式脱ろう燒結後のタンタル陽極素子を、ＬＥＣＯ炭素酸素測定器で測定したところ、その炭素、酸素含有量は、それぞれ０．００８３％、０．６２％であった。