JPH08162373A

JPH08162373A - リード線埋没部に高嵩密度を有するタンタルコンデンサ素子

Info

Publication number: JPH08162373A
Application number: JP6323908A
Authority: JP
Inventors: Hidemitsu Sakamoto; 秀光坂本; Ryuji Sato; 隆二佐藤
Original assignee: Seiken Co Ltd
Current assignee: Seiken Co Ltd
Priority date: 1994-11-30
Filing date: 1994-11-30
Publication date: 1996-06-21

Abstract

(57)【要約】【目的】小型化、薄型化及び高容量化しても、タンタ
ルリード線をタンタル陽極で確実に保持することがで
き、均一な嵩密度で安定した静電容量を得ることができ
るタンタルコンデンサ素子を提供する。【構成】本タンタルコンデンサ素子５０は、タンタル
粉末の加圧成形体からなるタンタル陽極５１と、このタ
ンタル陽極５１内から外部へ引き出されたタンタルリー
ド線５２とを備え、加圧成形体の少なくともタンタルリ
ード線５２周囲の斜線領域５４の嵩密度はそれ以外の部
分の白い領域５５の嵩密度より大きく、且つ斜線領域５
４のタンタル粉末はタンタルリード線５２が加圧成形体
から抜けない保持力を有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、チップ型タンタル固体
電解コンデンサ素子（以下、「タンタルコンデンサ素
子」と称す。）、更に詳しくは、リード線埋没部に高嵩
密度を有するタンタルコンデンサ素子の陽極構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】タンタルコンデンサ素子は、カメラ一体
型ＶＴＲ、携帯電話などの電気機器や、自動車、コンピ
ュータなどの産業機器に広く用いられている。タンタル
コンデンサ素子を構成するタンタル陽極は、例えば平均
粒径数μｍの高純度タンタル粉末にタンタルリード線
（以下、単に「リード線」と称す。）を取り付け、これ
を例えば矩形状に加圧成形して得られる加圧成形体に化
成処理を行なって製造する。この加圧成形体は、例えば
図５に示すように、嵩密度が５.０〜６.０ｇ／ｃｍ
³で、高さＨが０.７〜１.０ｍｍ、幅Ｗが１.０ｍｍ前
後、厚さＴが０.６〜１.０ｍｍ程度の矩形状に形成され
ている。この加圧成形体は高温、高真空下での焼結処理
により４０〜６０％の空隙率を有する多孔質焼結体と
し、更に所定の化成処理を施すことによりタンタル陽極
として得られる。空隙率を上述の範囲にすることにより
タンタル粉末の表面積を稼ぎ、その表面に形成される誘
電体の面積を大きく採って通常ＣＶ値が３００００〜４
００００μＦＶ／ｇの静電容量を有するタンタルコンデ
ンサ素子にすることができる。

【０００３】上述のタンタル粉末を用いて加圧成形体を
製造する場合には、通常図６に示す製造装置を用いて以
下のように製造している。まず、基台１に取り付けられ
たダイ２内へ下方から下型３を挿入し、下型３の上方に
形成された空間６内に供給部７のタンタル粉末を充填す
る。次いで、ダイ２の上方からリード線５を保持した上
型５を所定の圧力でダイ２内へ挿入してタンタル粉末を
リード線に沿って上下に押圧し図５に示す加圧成形体を
成形している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
タンタルコンデンサ素子の場合には、極力大きな静電容
量を得るために全体の嵩密度を可能な限り小さくして空
隙率を高めて静電容量を確保しているが、その嵩密度が
５.０ｇ／ｃｍ³以下ではタンタル粉末とリード線５の密
着力不足によって保持力が弱くなり、リード線５がタン
タル陽極から抜け易く、機械的信頼性に劣るという課題
があった。また、従来はリード線５の軸方向と同方向に
加圧して加圧成形体を成形するようにしているため、リ
ード線の保持力の低下は上型５に開けられたリード線用
孔のクリアランスによって成形時にタンタル粉末をリー
ド線５に十分に圧密できなくなることによって生じてい
る。

【０００５】また、このような傾向は高容量化を狙って
タンタル粉末が微粒子化するほど、また、図５に示すよ
うに加圧成形体の厚さＴが小さくなって薄型化（縦長
化）するほど圧力分布の不均一性が顕著になるという課
題があった。一方、リード線５の保持力を確保するため
に押圧力を大きくすれば、今度は加圧成形体の空隙率が
小さく、換言すれば嵩密度が大きくなって高容量化を達
成することができなくなるという課題があった。

【０００６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、小型化、薄型化及び高容量化しても、リー
ド線をタンタル陽極で確実に保持できる、リード線埋没
部に高嵩密度を有するタンタルコンデンサ素子を提供す
ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のタンタルコンデンサ素子は、タンタル粉末の加圧成形
体からなるタンタル陽極と、このタンタル陽極内から外
部へ引き出されたリード線とを備え、上記加圧成形体の
少なくとも上記リード線の周囲の嵩密度はそれ以外の部
分の嵩密度より大きく、且つ上記周囲のタンタル粉末は
上記リード線が上記加圧成形体から抜けない保持力を有
するものである。

【０００８】また、本発明の請求項２に記載のタンタル
コンデンサ素子は、請求項１に記載の発明において、上
記リード線周囲の嵩密度が４.５〜５.０ｇ／ｃｍ³であ
り、それ以外の部分の嵩密度が３.０〜４.０ｇ／ｃｍ³
である。

【０００９】

【作用】本発明の請求項１及び請求項２に記載の発明に
よれば、加圧成形体の少なくとも上記リード線の周囲の
嵩密度はそれ以外の部分の嵩密度より大きく、且つ上記
周囲のタンタル粉末は上記リード線が上記加圧成形体か
ら抜けない保持力を有しているため、リード線がタンタ
ル陽極によって確実に保持され、コンデンサ素子として
の品質を高めることができる。また、タンタル陽極の一
部に嵩密度の高い部分があっても残部は嵩密度が低いか
らコンデンサ素子としての静電容量を従来以上の値に確
保することができる。

【００１０】

【実施例】以下、図１〜図４を参照しながら本発明を説
明する。尚、各図中、図１は本発明のタンタルコンデン
サ素子の一実施例のタンタルコンデンサ素子を示す斜視
図、図２は図１に示すコンデンサ素子と従来のコンデン
サ素子の各リード線の引抜き力を比較したグラフ、図３
は図１に示すコンデンサ素子を製造する場合に好適に用
いられる製造装置の一例を示す斜視図で、同図（ａ）は
その分解斜視図、同図（ｂ）はその要部の組み立て状態
を示す図、図４は図３に示すコンデンサ素子の製造装置
を用いてコンデンサ素子を製造した直後の要部を示す斜
視図である。

【００１１】本実施例のタンタルコンデンサ素子５０
は、図１に示すように、タンタル粉末の加圧成形体から
なるタンタル陽極５１と、このタンタル陽極５１内から
外部へ引き出されたリード線５２とを有している。タン
タル粉末及びリード線としてはいずれも市販品を用いる
ことができる。そして、タンタル粉末としては、例えば
平均粒径が１.２〜２.５μｍで、嵩密度が１.２〜１.９
ｇ／ｃｍ³に調製された市販品（例えば昭和キャボット
（株）製のＤＣＵＨ-１０〜ＤＣＵＨ-１４）を用いるこ
とができる。また、リード線５２としては外径が例えば
０.１８〜０.２０ｍｍの市販品を用いることができる。

【００１２】タンタル陽極５１は、タンタル粉末を例え
ば図１に示す加圧成形体として成形し、この加圧成形体
を高温、高真空（例えば、１３５０〜２０００℃、１×
１０^-3パスカル）下で焼結した後、所定の上述の処理を
施して得られるものである。そこで、タンタル陽極５１
は加圧成形体に化成処理を施してある以外は、加圧成形
体と構造的に同一であるため、以下の説明では加圧成形
体に符号５１を付して説明する。

【００１３】上記加圧成形体５１には、その互いに対向
する側面の上端部でリード線５２を挟む位置に矩形状の
凹部５３、５３が互いに対向していずれも同一大きさに
形成されている。そして、各凹部５３、５３の高さｔは
少なくとも加圧成形体５１へのリード線５２の挿入長さ
と同一長さになるように形成され、また、それぞれの幅
ｗは少なくともリード線５２の外径よりも大きくなるよ
うに形成されている。また、各凹部５３、５３に挟まれ
た斜線領域５４の嵩密度はそれ以外の部分、つまり白い
領域５５の嵩密度よりも大きくしてある。そして、斜線
領域５４の嵩密度は凹部５３の深さｄによって適宜調整
できる。尚、図１においてＴは加圧成形体５１の厚さ、
Ｈは高さ、Ｗは幅を示している。

【００１４】上述のように斜線領域５４のタンタル粉末
はリード線５２を安定的に保持するように白い領域５５
よりも高い嵩密度に調整され、白い領域５５はコンデン
サ素子５０としての静電容量を確保する嵩密度に調整さ
れている。加圧成形体５１の最適嵩密度はタンタル粉末
の種類、バインダーの有無によって異なるが、斜線領域
５４の嵩密度は例えば４.５〜５.０ｇ／ｃｍ³が好まし
く、白い領域５５の嵩密度は３.０〜４.０ｇ／ｃｍ³が
好ましい。前者の嵩密度が４.５ｇ／ｃｍ³未満ではリー
ド線５２の引抜強度が小さくリード線５２を十分に保持
することができず、５.０ｇ／ｃｍ³を超えると引抜強度
が大きくなり過ぎ必要以上の保持力になる虞がある。ま
た、後者の嵩密度が３.０ｇ／ｃｍ³未満では粒子間の結
合が弱くタンタル陽極として機械的に脆くなり、４.０
ｇ／ｃｍ³を超えると十分な静電容量を得るという特徴
が消失する虞がある。一方、本実施例では斜線領域５４
では白い領域５５よりも嵩密度が高くなった分だけ静電
容量が多少犠牲になるが、全体としての静電容量は僅か
の低下で済ますことができるため、斜線領域５４を作ら
ない場合と比較しても静電容量的には遜色がない上に、
斜線領域５４を作ることによって斜線領域５４でリード
線５２を確実に保持し、リード線５２の抜け防止を図っ
てコンデンサ素子５０の機械的信頼性を格段に高めるこ
とができる。

【００１５】次に、上記加圧成形体５１の製造装置につ
いて図３及び図４を参照しながら説明する。この製造装
置１０は、図３の（ａ）、（ｂ）に示すように、基台１
１上に配設された雌型１２と、この雌型１２内で摺動す
る一対の雄型１３、１３と、これらの雄型１３、１３と
雌型１２によって作る成形用空間１４（図３の（ｂ）及
び図４参照）内に充填されたタンタル粉末にリード線用
ワイヤ（以下、単に「ワイヤ」と称す。）１５を差し込
むと共に空間の上開口部を密閉する蓋１６と、この蓋１
６によって密閉されたタンタル粉末を押圧成形するよう
に各雄型１３、１３を駆動する駆動機構１７とを備えて
構成されている。

【００１６】上記雌型１２は、第１雌型プレート１２Ａ
と第２雌型プレート１２Ｂを合わせ、これら両者で雄型
１３、１３を挟むように構成されている。第１雌型プレ
ート１２Ａの内面には雄型１３、１３を収納しその移動
を許容する成形用溝１２Ｃが形成され、第２雌型プレー
ト１２Ｂの内面は平坦に形成されている。そして、雌型
１２は雄型１３、１３を成形用溝１２Ｃに収納した状態
でネジ部材（図示せず）をネジ孔１２Ｄ及び基台１１の
ネジ孔１１Ａに通して基台１１に締結するようにしてあ
る。

【００１７】上記各雄型１３、１３はそれぞれ細長形状
で、それぞれの先端部１３Ａ、１３Ａが互いに向き合う
ようにしてある。この先端部１３Ａの高さは雌型１２の
切欠部の成形用溝１２Ｃの高さと一致する寸法に形成さ
れている。そして、各雄型１３、１３は、雌型１２の成
形用溝１２Ｃ内で互いに向かい合って細長形状の成形用
空間１４を作り、両者の間隔を拡縮して成形用空間１４
の上開口部の開口度を適宜設定するようにしてある。更
に、各雄型１３、１３の先端には図３の（ｂ）及び図４
に示すように矩形状の小突起１３Ｂ、１３Ｂが形成さ
れ、成形時に各小突起１３Ｂ、１３Ｂによって図４に示
すように上記加圧成形体５１の凹部５３、５３を作るよ
うにしてある。また、各雄型１３、１３の外端部は雌型
１２の両端から外方へ突出する長さに形成され、それぞ
れの外端部に後述する駆動機構１７が連結されている。
そして、この駆動機構１７により各雄型１３、１３が同
時に成形用溝１２Ｃ内を等距離ずつ摺動するようにして
ある。

【００１８】また、上記成形用空間１４の上方にはワイ
ヤ１５を保持した蓋１６が昇降可能に配設され、蓋１６
から下方へ突出したワイヤ１５を成形用空間１４内のタ
ンタル粉末内に差し込むようにしてある。そして、蓋１
６が成形用空間１４の上面を形成するようにしてある。
また、図３の（ａ）に示すように雌型１２の両内側面に
は成形用空間１４から左側へ偏倚した位置に縦溝がシュ
ート部１８として成形用空間１４より拡幅して形成さ
れ、成形用空間１４の中央で成形された加圧成形体５１
を図示しないシリンダロッドにより右側の雄型１３をシ
ュート部１８まで押し、加圧成形体５１をシュート部１
８から落とし込むようにしてある。このシュート部１８
は基台１１に形成された孔２０に連通しており、加圧成
形体５１を基台１１の孔から外部へ排出するようにして
ある。

【００１９】また、上記駆動機構１７は、図３の（ａ）
に示すように、サーボモータ１７Ａを駆動源として雄型
１３、１３を駆動するように構成されている。即ち、駆
動機構１７は、サーボモータ１７Ａと、このサーボモー
タ１７Ａに一端が連結され且つ互いに逆ネジになった一
対のボールネジ部を有するボールネジ１７Ｂと、各ボー
ルネジ部に螺合した略矩形状に形成された一対の第１、
第２連結体１７Ｃ、１７Ｃと、これらの連結体１７Ｃ、
１７Ｃにおいて下端がそれぞれ軸支された一対のリンク
棒１７Ｄ、１７Ｄとを備え、リンク棒１７Ｄ、１７Ｄを
介してこれらに個別に連結された上述の第１、第２雄型
１３、１３を駆動するように構成されている。また、各
リンク棒１７Ｄ、１７Ｄはそれぞれの下端がバネ部材１
７Ｅ、１７Ｅを介して第１、第２連結体１７Ｃ、１７Ｃ
に連結されている。更に、第１雄型１３の右方には例え
ばエアシリンダ２１が配設され、成形後の加圧成形体５
１をエアシリンダ２１によりシュート部１８へ落とし込
むようにしてある。また、上記ワイヤ１５を保持する蓋
１６は、図３（ａ）に示すように、垂直なガイドバー２
２に従って昇降する昇降体２３に配設され、この昇降体
２３に付設されたカッター２４によりワイヤ１５をリー
ド線５２として切断するようにしてある。

【００２０】従って、上記製造装置を用いて上述のコン
デンサ素子５０を作製する場合には、駆動機構１７が駆
動し、これにより各雄型１３、１３が雌型１２内で互い
に移動して成形用空間１４をタンタル粉末の本来の使用
量よりも余裕のある量が充填できる大きさに設定した
後、その空間１４内へタンタル粉末を供給する。次い
で、モータ１７Ａが駆動して各雄型１３、１３が互いに
接近して空間１４を縮小し、タンタル粉末内にできた未
充填空間を埋めると同時に、余分のタンタル粉末を上部
開口部から押し上げて排除し、本来必要なタンタル粉末
を成形用空間１４内に残す。

【００２１】然る後、昇降体２３が蓋１６と共に下降し
て雌型１２の切欠部及び雄型１３、１３に密着してワイ
ヤ１５を成形用空間１４の中心に差し込むと共に上開口
部を密閉する。その後、各雄型１３、１３が更に互いに
接近して成形用空間１４を縮小し、そこに充填されたタ
ンタル粉末をワイヤ１５に対して直交する方向から押
圧、圧縮してワイヤ１５の埋没部をタンタル粉末によっ
て締め付けながら図１に示す加圧成形体５１を成形する
と共にワイヤ１５を切断する。この際、雄型１３、１３
の小突起１３Ｂ、１３Ｂによってタンタル粉末を他の部
分よりも強く圧縮してリード線５２の埋没部の嵩密度を
他の部分よりも高くしてリード線５２の引抜強度を強く
する。

【００２２】次に、リード線５２の埋没部の嵩密度が他
の部分よりも高くなる理由について説明する。例えば、
図４において雄型１３の小突起１３Ｂの突出寸法をｄと
し、圧縮直前の小突起１３Ｂを除いた平面間の寸法をＬ
とすれば、雌型１２内における小突起１３Ｂ、１３Ｂ間
の寸法はＬ−２ｄとなる。そして、加圧成形体５１を成
形した時の小突起１３Ｂ、１３Ｂ以外の面間の寸法は加
圧成形体５１の厚さＴであるから、加圧成形体５１のタ
ンタル粉末の圧縮倍率はＬ／Ｔである。これに対して凹
部５３、５３間の圧縮倍率は（Ｌ−２ｄ）／（Ｔ−２
ｄ）となる。従って、加圧成形体５１の斜線領域５４の
圧縮倍率は白い領域５５の圧縮倍率のＴ（Ｌ−２ｄ）／
Ｌ（Ｔ−２ｄ）倍になる。ここで、Ｌ〉ＴであるからＴ
（Ｌ−２ｄ）／Ｌ（Ｔ−２ｄ）〉１であるから、斜線領
域５４の圧縮倍率の方がその他の部分よりも大きくなる
ことが判る。例えば、Ｌ＝３ｍｍ、Ｔ＝１ｍｍ、ｄ＝
０.１ｍｍの場合には、斜線領域５４の圧縮倍率はその
他の部分の約１.１６７となり、それだけ従来のものよ
りもリード線５２の引抜強度が大きく、リード線５２の
保持力が優れたものになることが判る。

【００２３】更に、加圧成形体５１の嵩密度とリード線
５２の引抜強度の関係を観るために、本実施例では例え
ば昭和キャボット（株）製のタンタル粉末ＤＣＵＨ-１
３（ＣＶ値＝３１０００±１５００、嵩密度＝１.５±
０.３ｇ／ｃｍ³）と０.２ｍｍのリード線５２を用い、
大きさが同一で平均嵩密度が異なる複数種類の加圧成形
体５１を作製した。但し、タンタル粉末にはバインダー
は添加しなかった。加圧成形体５１の大きさとしては、
Ｔ、Ｈ、Ｗがそれぞれ１.０ｍｍで、凹部５３のｔが０.
４５ｍｍ、ｗが０.３５ｍｍ、ｄが０.１２ｍｍのものを
作製した。そして、各加圧成形体５１の平均嵩密度とリ
ード線３０の保持力（引抜強度）との関係を図２に○印
で示した。また、本実施例の加圧成形体５１におけるリ
ード線５２の引抜強度を従来のものと比較するために、
従来の成形方法により凹部を有さない加圧成形体（Ｔ＝
Ｈ＝Ｗ＝１.０ｍｍ）を複数個作製し、これらの平均嵩
密度と引抜強度との関係を図２に×印で示した。尚、こ
こで平均嵩密度とは、斜線領域５４の嵩密度と白い領域
５５の嵩密度とを平均した嵩密度のことをいう。

【００２４】図２に示す結果によれば、本実施例の加圧
成形体５１と従来のそれとを比較すると、これら両者が
同一の平均嵩密度であっても、本実施例の加圧成形体５
１の方が従来のものよりもリード線５２の引抜強度が格
段に優れていることが判る。これは、平均嵩密度が同一
であっても、本実施例の加圧成形体５１の場合には、リ
ード線５２の埋没部、即ち斜線領域５４の嵩密度が他の
白い領域５５よりも大きくなっていることが判る。しか
も、白い領域５５の嵩密度は従来品よりも小さくなって
いるため、コンデンサ素子としての性能が従来品よりも
優れたものになることが判る。

【００２５】以上説明したように本実施例によれば、加
圧成形体５１の斜線領域５４のタンタル粉末の嵩密度は
リード線５２が加圧成形体５１から抜けない嵩密度
（４.５〜５.０ｇ／ｃｍ³）を有しているため、小型
化、薄型化及び高容量化したタンタルコンデンサ素子５
０であっても、リード線５２をタンタル陽極で確実に保
持することができる。また、本実施例によれば、斜線領
域５４以外の白い領域５５のタンタル粉末の嵩密度は斜
線領域５４の嵩密度より低い（３.０〜４.０ｇ／ｃ
ｍ³）ため、均一な嵩密度で安定し且つ高い静電容量を
得ることができる。つまり、本実施例によれば、斜線領
域５４を作らない場合のようにコンデンサ素子５０全体
を高嵩密度にして性能を確保することと比較しても静電
容量的に増加し、斜線領域５４を作ることによって斜線
領域５４でリード線５２を確実に保持し、リード線５２
の抜け防止を図ってコンデンサ素子５０の機械的信頼性
を格段に高めることができる。

【００２６】尚、本実施例では加圧成形体５１のリード
線５２の埋没部をリード線５２に対して直交する方向か
ら押圧して斜線領域５４を作り、嵩密度を高めた場合に
ついて説明したが、本発明のタンタルコンデンサ素子は
上記実施例に何等制限されるものでない。要は、リード
線の周囲の嵩密度をそれ以外の嵩密度より高くしたもの
であれば、上記実施例と同様の作用効果を期することが
できる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１及
び請求項２に記載の発明によれば、小型化、薄型化及び
高容量化しても、リード線をタンタル陽極で確実に保持
することができ、均一な嵩密度で安定した静電容量を得
ることができる、リード線埋没部に高嵩密度を有するタ
ンタルコンデンサ素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のタンタルコンデンサ素子の一実施例の
タンタルコンデンサ素子を示す斜視図である。

【図２】図１に示すコンデンサ素子と従来のコンデンサ
素子の各リード線の引抜き力を比較したグラフである。

【図３】図１に示すコンデンサ素子を製造する場合に好
適に用いられる製造装置の一例を示す斜視図で、同図
（ａ）はその分解斜視図、同図（ｂ）はその要部の組み
立て状態を示す図である。

【図４】図３に示すコンデンサ素子の製造装置を用いて
コンデンサ素子を製造した直後の要部を示す斜視図であ
る。

【図５】従来のタンタルコンデンサ素子の一例を示す斜
視図である。

【図６】従来のタンタルコンデンサ素子の製造装置の一
例の構成を示す要部断面図である。

【符号の説明】

５０コンデンサ素子５１タンタル陽極（加圧成形体）５２リード線５４斜線領域（リード線周囲の嵩密度の大きい部
分）５５白い領域（リード線の周囲以外の嵩密度の小さ
い部分）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｃ２２Ｂ 34/24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タンタル粉末の加圧成形体からなるタン
タル陽極と、このタンタル陽極内から外部へ引き出され
たタンタルリード線とを備え、上記加圧成形体の少なく
とも上記タンタルリード線の周囲の嵩密度はそれ以外の
部分の嵩密度より大きく、且つ上記周囲のタンタル粉末
は上記タンタルリード線が上記加圧成形体から抜けない
保持力を有することを特徴とするタンタルコンデンサ素
子。
【請求項２】上記タンタルリード線の周囲の嵩密度が
４.５〜５.０ｇ／ｃｍ³であり、それ以外の部分の嵩密
度が３.０〜４.０ｇ／ｃｍ³であることを特徴とする請
求項１に記載のタンタルコンデンサ素子。