(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁作用金属粉末からなる焼結体と弁作用金属からなる陽極リード線とを抵抗溶接する固体電解コンデンサ用陽極素子の製造装置であって、
前記抵抗溶接するための焼結体に接触させる溶接電極が、固有抵抗が相違する第１および第２の領域を備えており、第１の領域の固有抵抗が第２の領域の固有抵抗より高く、第１の領域が第２の領域より陽極リード線との溶接部近くに配置されていることを特徴とする固体電解コンデンサ用陽極素子の製造装置。
【請求項２】
前記焼結体に対する前記第１の領域の接触面積と前記第２の領域の接触面積との比率が、１：６〜１：１であることを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ用陽極素子の製造装置。
【請求項３】
前記第１および第２の領域の固有抵抗の差が１．０μΩ・ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ用陽極素子の製造装置。
【請求項４】
弁作用金属粉末からなる焼結体と弁作用金属からなる陽極リード線とを抵抗溶接する固体電解コンデンサ用陽極素子の製造方法であって、
前記抵抗溶接するための焼結体に接触させる溶接電極を、固有抵抗が相違する第１および第２の領域で構成し、第１の領域の固有抵抗を第２の領域の固有抵抗より高くし、第１の領域を第２の領域より陽極リード線との溶接部近くに配置して抵抗溶接を行うことを特徴とする固体電解コンデンサ用陽極素子の製造方法。
【請求項５】
前記焼結体に対する前記第１の領域の接触面積と前記第２の領域の接触面積との比率が、１：６〜１：１であることを特徴とする請求項４に記載の固体電解コンデンサ用陽極素子の製造方法。
【請求項６】
前記第１および第２の領域の固有抵抗の差が１．０μΩ・ｃｍ以上であることを特徴とする請求項４または５に記載の固体電解コンデンサ用陽極素子の製造方法。
【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用陽極素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯電子機器の小形、低背化に伴い、電子部品に対する小形、低背化の要求が高まってきている。
従来の固体電解コンデンサに用いられる陽極素子は、加圧成形金型内に弁作用金属粉末を充填した後、弁作用金属からなる陽極リード線の一端を埋設して加圧成形し、さらにこの成形体を高温、高真空中で焼結することにより作製している。
ところが、弁作用金属粉末に陽極リード線を埋設した成形体では、埋設された陽極リード線が素子表面積の拡大に寄与しない問題がある。
そこで、加圧成形金型内に弁作用金属粉末を充填して加圧成形し、この成形体を高温、高真空中で焼結した後、この焼結体と陽極リード線とを抵抗溶接する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
上記特許文献１に記載された方法においては、図２に示すように、陽極リード線１および焼結体２に、溶接電極３，４を導通接触させた状態で抵抗溶接を行い、陽極リード線１と焼結体２とを溶かして接合させている。
しかしながら、小型・低背（厚さの薄い）の焼結体２を抵抗溶接する場合には、焼結体２を固定している溶接電極４と陽極リード線１とが接近し、それらの間の距離が短くなるため、抵抗の少ない焼結体２の肩部の表面には、符号Ｌ１で示すような経路で溶接電流が多く流れる現象を生じる。これでは、陽極リード線１と焼結体２との接触部に溶接電流が十分に流れず、溶け込み難くなる。その結果、接合部の接合強度が低くなり、後工程において陽極リード線１と焼結体２が分離する問題があった。また、焼結体２の肩部に溶接電流が過剰に流れると、この部分の酸化が激しくなるため、漏れ電流特性が悪化する問題もあった。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−８１４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、焼結体と陽極リード線との接合強度を高くし得ると共に、焼結体の一部に過剰な溶接電流が流れ、漏れ電流特性が悪化することのない固体電解コンデンサ用陽極素子の製造装置および固体電解コンデンサ用陽極素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の固体電解コンデンサ用陽極素子の製造装置は、弁作用金属粉末からなる焼結体と、弁作用金属からなる陽極リード線とを抵抗溶接する固体電解コンデンサ用陽極素子の製造装置であって、
前記抵抗溶接するための焼結体に接触させる溶接電極が、固有抵抗が相違する第１および第２の領域を備えており、第１の領域の固有抵抗が第２の領域の固有抵抗より高く、第１の領域が第２の領域より陽極リード線との溶接部近くに配置されていることを特徴としている。
【０００７】
本発明の固体電解コンデンサ用陽極素子の製造装置は、前記構成において、前記焼結体に対する前記第１の領域の接触面積と前記第２の領域の接触面積との比率が、１：６〜１：１であることを特徴としている。
【０００８】
本発明の固体電解コンデンサ用陽極素子の製造装置は、前記構成において、前記第１および第２の領域の固有抵抗の差が、１．０μΩ・ｃｍ以上であることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の固体電解コンデンサ用陽極素子の製造方法は、弁作用金属粉末からなる焼結体と、弁作用金属からなる陽極リード線とを抵抗溶接する固体電解コンデンサ用陽極素子の製造方法であって、
前記抵抗溶接するための焼結体に接触させる溶接電極を、固有抵抗が相違する第１および第２の領域で構成し、第１の領域の固有抵抗を第２の領域の固有抵抗より高くし、第１の領域を第２の領域より陽極リード線との溶接部近くに配置して抵抗溶接を行うことを特徴としている。
【００１０】
本発明の固体電解コンデンサ用陽極素子の製造方法は、前記構成において、前記焼結体に対する前記第１の領域の接触面積と前記第２の領域の接触面積との比率が、１：６〜１：１であることを特徴としている。
【００１１】
本発明の固体電解コンデンサ用陽極素子の製造方法は、前記構成において、前記第１および第２の領域の固有抵抗の差が１．０μΩ・ｃｍ以上であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、従来の抵抗溶接方法と比較して、溶接電流が焼結体の肩部寄りに流れ難くなり、焼結体の肩部に過剰な電流が流れてその部分が酸化する現象を抑制することができる。
また、溶接電流を陽極リード線と焼結体との接触部に十分に流すことができ、陽極リード線と焼結体を十分に溶け込ませることもできる。このようなことから、従来技術よりも陽極リード線と焼結体との接合強度が高く、かつ漏れ電流特性の良好な薄型の固体電解コンデンサ用陽極素子を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の固体電解コンデンサ用陽極素子の製造方法の一例を示す。
同図に示す製造方法においては、陽極リード線１および焼結体２に、溶接電極３，４を導通接触させた状態で抵抗溶接を行うが、焼結体に接触させる溶接電極４としては、固有抵抗が相違する第１および第２の領域４ａ，４ｂを有するものが用いられている。第１の領域４ａは、第２の領域４ｂよりも固有抵抗が高い材質からなり、この第２の領域４ｂよりも陽極リード線１に接近した配置にする。
なお、第２の領域４ｂのみでは、陽極素子の保持部分が少なくなり、保持が不十分になってしまい、陽極リード線の溶接位置にずれが生じるおそれがあるため、第１の領域４ａを設置する必要がある。
このような状態において、溶接電極３，４に電圧を印加して溶接電流を流すと、溶接電極４の第１の領域４ａおよび焼結体２の肩部には溶接電流があまり流れず、符号Ｌ２に示すような経路で多くの溶接電流が流れることとなる。したがって、陽極リード線１と焼結体２との接合部分に多くの溶接電流が流れることとなって、これらの部分を十分に溶け込ませ、陽極リード線１と焼結体２との接合強度を高めることが可能になる。
また、焼結体２の一部分に溶接電流が過剰に集中して流れることも抑制されるために、焼結体２の一部分が過剰電流に起因して酸化することも抑制される。このため、固体電解コンデンサ用陽極素子の漏れ電流特性も良好となる。
【００１４】
本発明者は、本発明に係る製造方法を用いて固体電解コンデンサを実際に製造し、これを他の製造方法を用いて製造されたものと比較する試験を行った。
以下に、その内容を説明する。
【００１５】
［実施例１］
焼結体２を構成する弁作用金属粉末として、公称１００ｋＣＶのタンタル粉末を用いた。このタンタル粉末には、カンファーをバインダーとして混合した。次いで、この弁作用金属粉末を加圧成形し、１．２０ｍｍ×２．３０ｍｍ×０．４０ｍｍの寸法の成形体を形成した。この成形体を１２５０℃、１．０×１０‐３Ｐａ以下で１５分間焼結し、焼結体２を形成した。
【００１６】
次に、タンタルからなる線径０．１９ｍｍの弁作用金属の陽極リード線１と、前記焼結体２とを不活性ガス雰囲気下でトランジスタ電源を用いて、印加電圧１．８Ｖ、印加時間１０ｍｓｅｃの条件で抵抗溶接を行った。そのときに用いた焼結体に接触させる溶接電極４については、第１の領域４ａの材質をタングステンとし、第２の領域４ｂの材質をベリリウム銅とした。焼結体２に対する第１の領域４ａの接触面積と、焼結体２に対する第２の領域４ｂの接触面積との比率は、１：６とした。陽極リード線に接触させる溶接電極３の材質は、ベリリウム銅とした。
【００１７】
その後は、図面には示されていないが、焼結体２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、陽極リード線１と陽極リードフレームとを抵抗溶接により接続し、陰極引出層と陰極リードフレームとを導電性接着剤で接続した後、トランスファーモールドにより樹脂外装することで、固体電解コンデンサを１００００個作製した。
【００１８】
［実施例２］
焼結体２に対するタングステン製の第１の領域４ａの接触面積と、焼結体２に対するベリリウム銅製の第２の領域４ｂの接触面積との比率を、１：３とした。これ以外は、実施例１と同様の方法で固体電解コンデンサを１００００個作製した。
【００１９】
［実施例３］
焼結体２に対するタングステン製の第１の領域４ａの接触面積と、焼結体２に対するベリリウム銅製の第２の領域４ｂの接触面積との比率を、１：１とした。これ以外は、実施例１と同様の方法で固体電解コンデンサを１００００個作製した。
【００２０】
（従来例１）
焼結体用の溶接電極４がベリリウム銅の１種類の材料で構成されたものとした。これ以外は、実施例１と同様の方法で固体電解コンデンサを１００００個作製した。
【００２１】
（従来例２）
焼結体用の溶接電極４がタングステンの１種類の材料で構成されたものとした。これ以外は、実施例１と同様の方法で固体電解コンデンサを１００００個作製した。
【００２２】
（比較例１〜３）
焼結体２に対する第１の領域４ａ（タングステン）の接触面積と、焼結体２に対する第２の領域４ｂ（ベリリウム銅）の接触面積との比率を、比較例１においては、１：８とした。比較例２においては、３：１とした。比較例３においては、６：１とした。これ以外は、実施例１と同様の方法で、固体電解コンデンサを１００００個ずつ作製した。
【００２３】
（比較例４，５）
比較例４においては、溶接電極４の第１の領域４ａの材質を、銅タングステンとし、第２の領域４ｂの材質をベリリウム銅とした。比較例５においては、第１の領域４ａの材質をモリブデンとし、第２の領域４ｂの材質を、ベリリウム銅とした。比較例４，５ともに、それ以外は実施例１と同様の方法で固体電解コンデンサを１００００個作製した。
【００２４】
以上の実施例、比較例、従来例の漏れ電流をＥＩＡＪ  ＲＣ−２３６１（日本電子機械工業会規格）に示された方法により、各々１００００個測定した。また、陽極リード線１と焼結体２との溶接後の接合強度については、陽極リード線１を焼結体２に溶接した後の素子を、図３に示すように、２つの固定治具９によって陽極リード線１と焼結体２との各々をクランプし、一方の固定治具９をプッシュプルゲージ８（ＡＩＫＯＨ製  ＣＰＵ ＧＡＵＧＥ  ９５００シリーズ）を利用して引っ張る方法を用い、１００個について測定した。
なお、漏れ電流不良率は、漏れ電流測定結果より不良数を数えて算出した。得られた結果を表１に示す。
また、今回焼結体側の電極に用いた各電極材質の固有抵抗を表１に示す。表１の結果は、ＪＩＳ  Ｃ  ２５２５（日本規格会）に示された方法により測定した。
【００２５】
【表１】
0004916999.tif 000002
【００２６】
表１に示す結果から理解されるように、実施例１〜３は、従来例１、２と比較すると、接合強度が高く、漏れ電流不良率が低減している。これは、既述したように、抵抗溶接時に焼結体２の肩部に流れる溶接電流の量が低減することにより、焼結体２の肩部の酸化が低減され、また溶接電流が焼結体２の肩部より逃げない分だけ陽極リード線１と焼結体２とを溶け込ませるのに必要な溶接電流が流れることを裏付けている。
【００２７】
次に、比較例１の結果によれば、溶接電極４のうち、第１の領域４ａの幅を極端に狭くして、焼結体２に対する接触面積を小さくすると、焼結体２の肩部寄りの溶接電流の量を低減させる効果が少なくなるため、接合強度の改善が少ないと考えられる。
一方、比較例２、３の結果によれば、第２の領域４ｂに比べて第１の領域４ａの面積の方が大きくなると、接合強度は高くなるが、漏れ電流不良率が悪化する傾向が見られた。これは、固有抵抗値の高い第１の領域４ａの接触幅が長くなると、溶接電流が焼結体２の内部を長い距離で流れるために、焼結体２の酸化部分が広がるためと考えられる。
したがって、第１および第２の領域４ａ，４ｂの焼結体２に対する接触面積の比率は、１：６〜１：１(固有抵抗の高い電極材質：固有抵抗の低い電極材質)が望ましい。
【００２８】
また、実施例１と比較例４、５との結果により、第１および第２の領域４ａ，４ｂのそれぞれの固有抵抗差が１．０μΩ・ｃｍ未満になると顕著な効果が得られないことが判明した。
このことから、焼結体側の溶接電極に用いる２種類の電極材質には、固有抵抗値の差が１．０μΩ／ｃｍ以上となるような材質を使用することが望ましい。
【００２９】
本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。
上述した実施形態では、弁作用金属粉末、および弁作用金属陽極リード線としてタンタルを用いたが、これに限定されるものではなく、ニオブを用いても同様の効果が得られる。
さらに、上述した実施形態では、固体電解質として二酸化マンガンを使用したが、導電性高分子を使用しても同様の効果が得られる。
【００３０】
また、本発明では第１の領域の溶接電極の材質として金属を用いたが、２種類の電極材質の固有抵抗差が１．０ｍΩ／ｃｍ以上を満足する導電性セラミックス、導電性テフロン（登録商標）等の導電性非金属を用いても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の固体電解コンデンサ用陽極素子の製造方法の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】従来の固体電解コンデンサ用陽極素子の製造方法の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】陽極リード線と焼結体との接合部の接合強度の測定方法の模式図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  陽極リード線
２  多孔質焼結体
３  溶接電極（陽極リード線用）
４  溶接電極（焼結体用）
４ａ  焼結体に接触する溶接電極の第１の領域
４ｂ  焼結体に接触する溶接電極の第２の領域
６  溶接電極（固有抵抗の高い材質）
７  溶接電極（固有抵抗の低い材質）
８  プッシュプルゲージ
９  固定冶具
Ｌ１，Ｌ２  溶接電流の経路
【図１】
0004916999.tif 000003
【図２】
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【図３】
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