JP4381107B2 - 固体電解コンデンサの製造方法及び製造装置 - Google Patents
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本発明は、チップ型固体電解コンデンサの製造方法及び製造装置に関する。
出願人は、以前に図９に示すチップ型の固体電解コンデンサを提案している。
固体電解コンデンサ(１)は、図９に示すように、リードフレーム(９)(90)が取り付けられたコンデンサ素子(２)を具え、該コンデンサ素子(２)は合成樹脂製のハウジング(７)にて覆われる。リードフレーム(９)(90)はハウジング(７)の周面に沿って折曲される。
コンデンサ素子(２)は、弁金属からなる陽極体(20)の一端部から陽極リード(22)を突出し、該陽極体(20)の周面に、リンを含む誘電体酸化被膜(21)を形成している。該誘電体酸化被膜(21)上に、陰極層(５)を形成している。陰極層(５)は、固体電解質層(50)、カーボン層(６)、銀ペースト層(60)を具えている。前記リードフレーム(９)(90)は、夫々銀ペースト層(60)及び陽極リード(22)に取り付けられる。ここで、弁金属とは、電解酸化処理により極めて緻密で耐久性を有する誘電体酸化被膜が形成される金属を指し、Ａｌ(アルミニウム)、Ｔａ(タンタル)、Ｔｉ(チタン)、Ｎｂ(ニオブ)等が該当する。また、固体電解質には、ポリチオフェン系、ポリピロール系の導電性高分子が含まれる。
固体電解コンデンサ(１)は、図９に示すように、リードフレーム(９)(90)が取り付けられたコンデンサ素子(２)を具え、該コンデンサ素子(２)は合成樹脂製のハウジング(７)にて覆われる。リードフレーム(９)(90)はハウジング(７)の周面に沿って折曲される。
コンデンサ素子(２)は、弁金属からなる陽極体(20)の一端部から陽極リード(22)を突出し、該陽極体(20)の周面に、リンを含む誘電体酸化被膜(21)を形成している。該誘電体酸化被膜(21)上に、陰極層(５)を形成している。陰極層(５)は、固体電解質層(50)、カーボン層(６)、銀ペースト層(60)を具えている。前記リードフレーム(９)(90)は、夫々銀ペースト層(60)及び陽極リード(22)に取り付けられる。ここで、弁金属とは、電解酸化処理により極めて緻密で耐久性を有する誘電体酸化被膜が形成される金属を指し、Ａｌ(アルミニウム)、Ｔａ(タンタル)、Ｔｉ(チタン)、Ｎｂ(ニオブ)等が該当する。また、固体電解質には、ポリチオフェン系、ポリピロール系の導電性高分子が含まれる。
誘電体酸化被膜(21)は以下の方法で形成される(例えば、特許文献１参照)。
先ず、図１０に示すように、金属製のバー(30)に陽極リード(22)の先端部を取り付けて、陽極体(20)を槽(３)内の化成液(31)、具体的にはリン酸水溶液に浸す。該槽(３)の内側下面には、陰極である板状の電極(４)が設けられている。バー(30)から電極(４)に向けて直流電流を流すと、陽極体(20)上に誘電体酸化被膜(21)が形成される。これを化成処理と呼ぶ。
特開２００３−８６４６６号公報
先ず、図１０に示すように、金属製のバー(30)に陽極リード(22)の先端部を取り付けて、陽極体(20)を槽(３)内の化成液(31)、具体的にはリン酸水溶液に浸す。該槽(３)の内側下面には、陰極である板状の電極(４)が設けられている。バー(30)から電極(４)に向けて直流電流を流すと、陽極体(20)上に誘電体酸化被膜(21)が形成される。これを化成処理と呼ぶ。
従来の方法では、図１１に拡大して示すように、陽極リード(22)から陽極体(20)の下面を通って電極(４)に電流が流れる。従って、電極(４)に対向した陽極体(20)の下面には、×印で示すように、誘電体酸化被膜(21)が形成されやすい。しかし、陽極体(20)の下面よりも電極(４)から離れた位置にある陽極体(20)の上面及び側面には、誘電体酸化被膜(21)が薄く形成される部分ができる。
即ち、陽極体(20)の周面に形成される被膜(21)の厚みにバラ付きができる。そのため、被膜(21)が薄い部分ではＬＣ(漏れ電流)が増加し、被膜(21)が厚い部分ではＥＳＲ(等価直列抵抗)が増加し、固体電解コンデンサ(１)の特性を低下させていた。
本発明の目的は、陽極体(20)の周面に、誘電体酸化被膜(21)を略均一に形成する点にある。
即ち、陽極体(20)の周面に形成される被膜(21)の厚みにバラ付きができる。そのため、被膜(21)が薄い部分ではＬＣ(漏れ電流)が増加し、被膜(21)が厚い部分ではＥＳＲ(等価直列抵抗)が増加し、固体電解コンデンサ(１)の特性を低下させていた。
本発明の目的は、陽極体(20)の周面に、誘電体酸化被膜(21)を略均一に形成する点にある。
第１の発明は、弁金属から構成され一端部から陽極リード(22)を突出した陽極体(20)を形成する工程と、陽極リード(22)を導電性のバー(30)に取り付ける工程と、透孔(41)又は格子状の導電性壁片(42)を有する電極(４)を槽(３)内に配備し、槽(３)内に化成液(31)を入れる工程と、陽極リード(22)を取り付けたバー(30)を槽(３)上に配備し、陽極体(20)を化成液(31)に浸漬し、透孔(41)又は格子状の導電性壁片(42)を有する電極(4)に陽極体(20)を挿入し、透孔(41)の周縁又は格子状の導電性壁片(42)と陽極体(20)の全ての側面とを対向させる工程と、バー(30)から電極(４)に通電し、陽極体(20)上に誘電体酸化被膜(21)を形成する工程を含む固体電解コンデンサの製造方法である。
第２の発明は、陽極体(20)が浸漬される化成液(31)が入る槽(３)と、該槽(３)の内側底面に配備され陽極体(20)を通った電流が流れる電極(４)を具えた固体電解コンデンサの製造装置に於いて、電極(４)は、陽極体(20)を挿入すべき透孔(41)又は格子状の導電性壁片(42)を備え、透孔(41)の周縁又は格子状の導電性壁片(42)は、陽極体(20)の全ての側面と対向するように形成されていることを特徴とする固体電解コンデンサの製造装置である。
第２の発明は、陽極体(20)が浸漬される化成液(31)が入る槽(３)と、該槽(３)の内側底面に配備され陽極体(20)を通った電流が流れる電極(４)を具えた固体電解コンデンサの製造装置に於いて、電極(４)は、陽極体(20)を挿入すべき透孔(41)又は格子状の導電性壁片(42)を備え、透孔(41)の周縁又は格子状の導電性壁片(42)は、陽極体(20)の全ての側面と対向するように形成されていることを特徴とする固体電解コンデンサの製造装置である。
電極(４)上には、陽極体(20)の側面に対向すべき通電部(40)が設けられている。バー(30)から陽極体(20)に流れた電流は、陽極体(20)の側面を通って、電極(４)の通電部(40)に達する。陽極体(20)の上面及び側面に誘電体酸化被膜(21)が形成される。従来の製造方法に比して、陽極体(20)の側面と電極(４)との距離が短くなるから、陽極体(20)の周面に形成される誘電体酸化被膜(21)の厚みにムラが少なくなる。これにより、固体電解コンデンサ(１)のＬＣ及びＥＳＲを向上させることができるとともに、誘電体酸化被膜(21)の厚みが略均一であるから、固体電解コンデンサ(１)の静電容量のバラ付きを小さくできる。また、陽極体(20)の側面と電極(４)との距離を接近させることにより、誘電体酸化被膜(21)の形成時に、バー(30)に流す電流値を下げることができ、製造コストの低減に繋がる。
(第１実施例)
以下、本発明の一例を図を用いて説明する。
本例の方法によって、製造される固体電解コンデンサ(１)は、図９に示す従来のものと同じである。本例にあっては、固体電解コンデンサ(１)の製造方法及び製造装置に特徴がある。
図１は、電極(４)の斜視図、図２は、図１の電極(４)を用いて化成処理をする際の陽極体(20)の拡大図である。電極(４)は、厚さ１mmの金属板であって、多数の透孔(41)が開設されている。各透孔(41)には陽極体(20)が余裕を持って嵌まる。透孔(41)はエッチングによって開設されているが、パンチで打ち抜いてもよい。
化成処理時には、陽極リード(22)をバー(30)に取り付け、陽極体(20)を化成液(31)、具体的にはリン酸水溶液に浸漬する。陽極体(20)は透孔(41)に嵌まり、透孔(41)の周縁が陽極体(20)の側面に対向する。即ち、透孔(41)の周縁は、陽極体(20)の側面に対向した通電部(40)である。
以下、本発明の一例を図を用いて説明する。
本例の方法によって、製造される固体電解コンデンサ(１)は、図９に示す従来のものと同じである。本例にあっては、固体電解コンデンサ(１)の製造方法及び製造装置に特徴がある。
図１は、電極(４)の斜視図、図２は、図１の電極(４)を用いて化成処理をする際の陽極体(20)の拡大図である。電極(４)は、厚さ１mmの金属板であって、多数の透孔(41)が開設されている。各透孔(41)には陽極体(20)が余裕を持って嵌まる。透孔(41)はエッチングによって開設されているが、パンチで打ち抜いてもよい。
化成処理時には、陽極リード(22)をバー(30)に取り付け、陽極体(20)を化成液(31)、具体的にはリン酸水溶液に浸漬する。陽極体(20)は透孔(41)に嵌まり、透孔(41)の周縁が陽極体(20)の側面に対向する。即ち、透孔(41)の周縁は、陽極体(20)の側面に対向した通電部(40)である。
バー(30)に通電すると、電流は陽極体(20)に流れ、陽極体(20)の側面から透孔(41)の周縁に達する。また、電流の一部は陽極体(20)の下面から出て、電極(４)に達する。陽極体(20)の側面及び下面に誘電体酸化被膜(21)が形成される。
本例にあっては、従来の製造方法に比して、陽極体(20)の側面と電極(４)との距離が短くなるから、陽極体(20)の周面に形成される誘電体酸化被膜(21)の厚みにムラが少なくなる。これにより、固体電解コンデンサのＬＣ及びＥＳＲを向上させることができるとともに、誘電体酸化被膜(21)の厚みが略均一であるから、固体電解コンデンサ(１)の静電容量のバラ付きを小さくできる。また、陽極体(20)の側面と電極(４)との距離を接近させることにより、誘電体酸化被膜(21)の形成時に、バー(30)に流す電流値を下げることができ、製造コストの低減に繋がる。
本例にあっては、従来の製造方法に比して、陽極体(20)の側面と電極(４)との距離が短くなるから、陽極体(20)の周面に形成される誘電体酸化被膜(21)の厚みにムラが少なくなる。これにより、固体電解コンデンサのＬＣ及びＥＳＲを向上させることができるとともに、誘電体酸化被膜(21)の厚みが略均一であるから、固体電解コンデンサ(１)の静電容量のバラ付きを小さくできる。また、陽極体(20)の側面と電極(４)との距離を接近させることにより、誘電体酸化被膜(21)の形成時に、バー(30)に流す電流値を下げることができ、製造コストの低減に繋がる。
(第２実施例)
図３に示すように、電極(４)の上に、陽極体(20)の側面を覆う導電性の壁片(42)を設けて化成処理を行ってもよい。この場合、図４に示すように、バー(30)からの電流は、陽極体(20)を通って壁片(42)に流れ、陽極体(20)の側面に誘電体酸化被膜(21)が形成される。
また、電流の一部は陽極体(20)の下面から出て、電極(４)に達する。陽極体(20)の下面に誘電体酸化被膜(21)が形成される。
更に、図５に示すように、２枚の電極(４)(４)を略平行に設け、両電極(４)(４)の透孔(41)に陽極体(20)を嵌めて、陽極体(20)の周面に誘電体酸化被膜(21)を形成してもよい。両電極(４)(４)を重ねてもよい。
陽極体(20)の寸法は、図６に示すように幅Ｗが３.２mm、高さＨが３.５mm、奥行きＢが２.５mmである。従って、厚さ１mmである電極(４)(４)を２枚重ねても、透孔(41)の周縁は、陽極体(20)の側面に対向する。尚、陽極体(20)の寸法は、上記の寸法に限定されない。
図３に示すように、電極(４)の上に、陽極体(20)の側面を覆う導電性の壁片(42)を設けて化成処理を行ってもよい。この場合、図４に示すように、バー(30)からの電流は、陽極体(20)を通って壁片(42)に流れ、陽極体(20)の側面に誘電体酸化被膜(21)が形成される。
また、電流の一部は陽極体(20)の下面から出て、電極(４)に達する。陽極体(20)の下面に誘電体酸化被膜(21)が形成される。
更に、図５に示すように、２枚の電極(４)(４)を略平行に設け、両電極(４)(４)の透孔(41)に陽極体(20)を嵌めて、陽極体(20)の周面に誘電体酸化被膜(21)を形成してもよい。両電極(４)(４)を重ねてもよい。
陽極体(20)の寸法は、図６に示すように幅Ｗが３.２mm、高さＨが３.５mm、奥行きＢが２.５mmである。従って、厚さ１mmである電極(４)(４)を２枚重ねても、透孔(41)の周縁は、陽極体(20)の側面に対向する。尚、陽極体(20)の寸法は、上記の寸法に限定されない。
実際の化成処理は、図７に示すように、槽(３)に５０本程度のバー(30)を横並びに掛ける。各バー(30)には約５０ヶの陽極体(20)(20)が略等間隔に設けられている。
出願人は、従来の電極(４)及び本例の電極(４)を用いて陽極体(20)に化成処理を行って、コンデンサ素子(２)を作成した。該コンデンサ素子(２)から固体電解コンデンサ(１)を製造し、該固体電解コンデンサ(１)の静電容量を測定した。
表１、表２、表３は、従来の電極(４)及び本例の電極(４)を用いて形成した固体電解コンデンサ(１)の静電容量(単位：μＦ)及び耐圧電圧の平均値(単位：Ｖ)、ＥＳＲ(単位：Ω)、ＬＣ(単位：μＡ)の平均値、最大値、最小値を示す表である。
ここで耐圧電圧とは、リードフレーム(９)(90)に印加できる許容電圧のことである。即ち、リードフレーム(９)(90)に一定電圧以上の電圧を掛けると、誘電体酸化被膜(21)の欠陥部に過電流が流れ、該誘電体酸化被膜(21)が破損して、陽極体(20)と陰極層(５)がショートする。この一定電圧を耐圧電圧と呼ぶ。誘電体酸化被膜(21)が略均一に形成されれば、該被膜(21)の厚みにバラ付きがある従来品に比して、耐圧が上がることが考えられる。
表１乃至表３の結果から、本例に於ける電極(４)を用いて形成した固体電解コンデンサ(１)の方が、静電容量の最大値と最小値の差が小さくなり、ＥＳＲが悪化することなく、ＬＣを改善できた。
出願人は、従来の電極(４)及び本例の電極(４)を用いて陽極体(20)に化成処理を行って、コンデンサ素子(２)を作成した。該コンデンサ素子(２)から固体電解コンデンサ(１)を製造し、該固体電解コンデンサ(１)の静電容量を測定した。
表１、表２、表３は、従来の電極(４)及び本例の電極(４)を用いて形成した固体電解コンデンサ(１)の静電容量(単位：μＦ)及び耐圧電圧の平均値(単位：Ｖ)、ＥＳＲ(単位：Ω)、ＬＣ(単位：μＡ)の平均値、最大値、最小値を示す表である。
ここで耐圧電圧とは、リードフレーム(９)(90)に印加できる許容電圧のことである。即ち、リードフレーム(９)(90)に一定電圧以上の電圧を掛けると、誘電体酸化被膜(21)の欠陥部に過電流が流れ、該誘電体酸化被膜(21)が破損して、陽極体(20)と陰極層(５)がショートする。この一定電圧を耐圧電圧と呼ぶ。誘電体酸化被膜(21)が略均一に形成されれば、該被膜(21)の厚みにバラ付きがある従来品に比して、耐圧が上がることが考えられる。
また、図８は耐圧の分布を示すグラフであり、横軸に耐圧を、縦軸に頻度(％)を夫々示す。ここで、「１mmエッチングタイプ陰極板」とは、図２に示す電極(４)を指し、「カップタイプ陰極板」とは、図４に示す電極(４)を指し、「２mmエッチングタイプ陰極板」とは、図５に示す電極(４)を指す。図８のグラフからも、本例に於ける電極(４)を用いて形成した固体電解コンデンサ(１)の方が、従来品よりも耐圧が高いことが判る。
上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
(１) 固体電解コンデンサ
(２) コンデンサ素子
(３) 槽
(４) 電極
(20) 陽極体
(21) 誘電体酸化被膜
(22) 陽極リード
(30) バー
(40) 通電部
(41) 透孔
(42) 壁片
(２) コンデンサ素子
(３) 槽
(４) 電極
(20) 陽極体
(21) 誘電体酸化被膜
(22) 陽極リード
(30) バー
(40) 通電部
(41) 透孔
(42) 壁片
Claims (2)
- 弁金属から構成され一端部から陽極リード(22)を突出した陽極体(20)を形成する工程と、
陽極リード(22)を導電性のバー(30)に取り付ける工程と、
透孔(41)又は格子状の導電性壁片(42)を有する電極(４)を槽(３)内に配備し、槽(３)内に化成液(31)を入れる工程と、
陽極リード(22)を取り付けたバー(30)を槽(３)上に配備し、陽極体(20)を化成液(31)に浸漬し、透孔(41)又は格子状の導電性壁片(42)を有する電極(4)に陽極体(20)を挿入し、透孔(41)の周縁又は格子状の導電性壁片(42)と陽極体(20)の全ての側面とを対向させる工程と、
バー(30)から電極(４)に通電し、陽極体(20)上に誘電体酸化被膜(21)を形成する工程を含む固体電解コンデンサの製造方法。 - 陽極体(20)が浸漬される化成液(31)が入る槽(３)と、該槽(３)の内側底面に配備され陽極体(20)を通った電流が流れる電極(４)を具えた固体電解コンデンサの製造装置に於いて、
電極(４)は、陽極体(20)を挿入すべき透孔(41)又は格子状の導電性壁片(42)を備え、
透孔(41)の周縁又は格子状の導電性壁片(42)は、陽極体(20)の全ての側面と対向するように形成されていることを特徴とする固体電解コンデンサの製造装置。
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| CN103489648A (zh) * | 2013-10-16 | 2014-01-01 | 中国振华（集团）新云电子元器件有限责任公司 | 提高电解电容器阳极块介质氧化膜厚度均匀性的方法 |
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