JPH104036A - タンタル固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 漏れ電流等の特性を向上できるタンタル固体
電解コンデンサの製造方法を提供すること。 【解決手段】 タンタル粉末を焼結した後、酸化皮膜、
半導体層及び陰極層を順次形成するタンタル固体電解コ
ンデンサの製造方法において、タンタル粉末を焼結する
前又は焼結後に四塩化炭素を含む雰囲気中に晒すことを
特徴とするタンタル固体電解コンデンサの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はタンタル固体電解コ
ンデンサの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】タンタル固体電解コンデンサは、例えば
次の通りに製造している。すなわち、先ずタンタル粉末
を角形状や円筒形状等に圧縮成型する。次に真空中にお
いて高温度で加熱して焼結体を形成する。焼結体を形成
後、陽極化成処理をして酸化皮膜を形成する。酸化皮膜
を形成後、硝酸マンガン溶液や導電性ポリマーの溶液を
用いて二酸化マンガンや導電性ポリマー等の固体電解質
からなる半導体層を形成する。半導体層を形成後、コロ
イダルカーボンや銀ペーストを用いてカーボン層や銀層
からなる陰極層を形成する。陰極層を形成後、陽極端子
及び陰極端子を接続する。そしてエポキシ樹脂等の絶縁
樹脂中にディップしたり、モールド処理をして外装を形
成する。

【０００３】ところで、固体電解コンデンサに用いるタ
ンタル粉末は、例えばフッ化タンタル酸カリウム等のフ
ッ化物を原料として製造している。すなわち、先ず、フ
ッ化タンタル酸カリウム等を高温下でナトリウムと還元
反応させて金属タンタルを析出させ、酸と水とにより順
次洗浄し、乾燥する。その後、リン酸ナトリウムやホウ
酸を少量、均一に混合し、０．１Ｐａ以下程度の真空中
で約１５００℃に加熱し、次に冷却し、さらに凝集塊を
細かくくだく。この処理により、その後に熱処理をして
も微粉末が粒成長したり、比表面積が低下するのを防止
する。そして凝集塊を細かくくだいた後、水洗したり、
あるいはフッ酸と硝酸の混酸及び水により洗浄し、その
後に乾燥して、粉末表面に付着した物質を除去する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法で
製造したタンタル粉末は表面に酸化物等の不純物が付着
している。また、タンタル粉末を形成した後、コンデン
サを製造するのに使用するまでの間に、空気中の酸素に
よりさらにタンタル粉末の表面に酸化物等が付着する。
そしてタンタル粉末に酸化物等の状態で酸素を含んでい
ると、その酸素量が多いほど固体電解コンデンサの漏れ
電流等が増加する欠点がある。

【０００５】本発明は、以上の欠点を改良し、漏れ電流
等の特性を向上できるタンタル固体電解コンデンサの製
造方法を提供することを課題とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するために、タンタル粉末を焼結した後、酸化皮
膜、半導体層及び陰極層を順次形成するタンタル固体電
解コンデンサの製造方法において、タンタル粉末を焼結
する前又は焼結後に四塩化炭素を含む雰囲気中に晒すこ
とを特徴とするタンタル固体電解コンデンサの製造方法
を提供するものである。

【０００７】本発明によれば、タンタル粉末やこのタン
タル粉末を焼結して焼結体を形成した後に、四塩化炭素
を含む雰囲気中に晒しているため、タンタル粉末やその
焼結体の表面等に付着している酸化物や酸素が、四塩化
炭素と反応し、酸素を炭素ガスや一酸化炭素として分離
する。これにより、タンタル粉末等の表面等に付着して
いる酸化物や酸素を除去できる。従って、タンタル固体
電解コンデンサの漏れ電流特性等を向上できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。先ず、フッ化タンタル酸カリウム等のフッ化物等
を高温下でナトリウムと還元反応させ、必要に応じてさ
らに、リン酸ナトリウムやホウ酸を均一に混合する等の
処理をしてタンタル粉末を製造する。

【０００９】そしてこのタンタル粉末やその焼結体を四
塩化炭素を含む雰囲気中に晒す。この処理は、例えば、
次の通りに行なう。すなわち、真空加熱炉中にタンタル
粉末やその焼結体を配置する。そしてこの炉の内部を減
圧状態にした後、炉内に炭素ガスを注入しながら四塩化
炭素のガスを炉内に注入する。その後、炭酸ガスや一酸
化炭素を含む炭酸ガスを炉内に注入し、所定時間後にそ
の状態で冷却する。これ等の処理によりタンタル粉末や
その焼結体の表面等の付着している酸化物等を除去す
る。なお、タンタル粉末等の表面等に付着している酸化
物等を除去するには、四塩化炭素と反応させればよい
が、炭酸ガス等を併せて用いることにより、効率的に酸
化物等を除去できる。

【００１０】そして焼結前のタンタル粉末に上記の処理
を行った場合には、続いて、次の処理を行なう。すなわ
ち、先ず、タンタル粉末をタンタル等のリード線を引き
出した状態でプレスで圧縮成型し、円筒状や角形状等の
成形体を形成する。圧縮成型後、この成形体を真空中に
おいて１０００〜２０００℃の温度で約１０分間程度加
熱して焼結体を形成する。

【００１１】焼結後、焼結体を硝酸やリン酸等の化成溶
液中に浸漬し、電圧を加えて陽極酸化処理し、酸化皮膜
を形成する。酸化皮膜を形成後、この酸化皮膜の表面に
半導体層を形成する。半導体層を形成するには、例え
ば、硝酸マンガン溶液中に焼結体を浸漬し、その後、電
気炉中で温度数１００℃で焼成する。焼成後、再化成し
て二酸化マンガン層を形成する。そしてこの浸漬から再
化成の工程を、硝酸マンガン溶液の濃度を段階的に上げ
たりして繰り返して行ない、所定の厚さの二酸化マンガ
ン層にする。また、他の方法としては、ドープして導電
性にしたポリアニリン等の導電性ポリマーの溶液中に浸
漬し、乾燥する工程を繰り返して導電性ポリマーの膜を
形成する。さらに、ポリマーの溶液中に浸漬して乾燥し
た後にドーピング溶液を接触して導電性ポリマーの膜を
形成してもよい。あるいはこれらを組み合せて所定の厚
さの導電性ポリマーの膜を形成してもよい。二酸化マン
ガンや導電性ポリマー等の固体電解質からなる半導体層
を形成した後、コロイダルカーボン中に焼結体を浸漬し
てカーボン層を形成する。カーボン層を形成後、銀ペー
ストの液中に焼結体を浸漬して銀層を形成する。そして
このカーボン層と銀層とを併せて陰極層として用いる。
陰極層を形成後、陽極リード線に陽極端子を溶接すると
ともに、銀層に銀導電性ペースト等の導電性接着剤によ
り陰極端子を接続する。この後にモールド処理をする場
合には、陽極端子及び陰極端子にはリードフレームを用
いる。陽極端子及び陰極端子を接続後、焼結体をエポキ
シ樹脂等の絶縁樹脂中に浸漬したり、あるいは絶縁樹脂
によりトランスファーモールド処理をして外装を形成す
る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 実施例１：タンタル粉末は、フッ化タンタル酸カリウム
をナトリウムにより還元して得た、ＣＶ値５０ｍＦＶ／
ｇのものを用いる。そしてこのタンタル粉末を管状真空
加熱炉中に設置し、炉内を０．１１Ｐａに減圧する。減
圧後、炉内に炭酸ガスを注入し、大気圧にして加熱す
る。さらに、炭酸ガスを温度７５℃の四塩化炭素の液中
に通し、出てきた炭酸ガスと四塩化炭素のガスとの混合
ガスを炉内に注入する。この状態で温度７００℃で３０
分間保持する。この後、炭酸ガスのみを炉内に注入し、
常温まで冷却する。冷却後、タンタル粉を、上下パンチ
を有する圧粉成形金型のキャビティにタンタル粉を１
３．５mg充填し、その中に直径０．２５mmのタンタル製
のリード線の一端を入れ、圧縮して、１．０×１．７×
１．１mm角の成形体を形成する。成形後、真空中におい
て、温度１４３０℃で焼結し、焼結体を形成する。焼結
体を成形後、０．１％の硝酸溶液中に焼結体を浸漬し、
電圧４２Ｖで陽極酸化して酸化皮膜を形成する。酸化皮
膜を形成後、硝酸マンガン溶液中に焼結体を浸漬する。
浸漬後、加熱し、さらに再化成する。そして浸漬から再
化成までの工程を繰り返して行ない二酸化マンガン層を
形成する。二酸化マンガン層を形成後、コロイダルカー
ボン中に焼結体を浸漬してカーボン層を形成する。カー
ボン層を形成後、銀ペースト中に焼結体を浸漬して、銀
層を形成する。銀層を形成後、陽極リード線をリードフ
レームに溶接するとともに、銀層を銀導電性ペーストに
よりこのリードフレームに接続する。焼結体をリードフ
レームに取り付け後、トランスファモールド法によりエ
ポキシ樹脂からなる外装を形成して、定格１０Ｖ、１０
μＦのタンタル固体電解コンデンサを製造する。

【００１３】実施例２：タンタル粉末を次の通りの方法
で製造する以外は実施例１と同一の条件とする。すなわ
ち、フッ化タンタル酸カリウムをナトリウムにより還元
して得た、ＣＶ値が５０ｍＦＶ／ｇの粉末に、約７０ｐ
ｐｍのリンに相当するリン酸ナトリウムを添加して均一
に混合する。混合した後、０．１Ｐａの真空中において
温度１３５０℃にした雰囲気中にこのリン酸ナトリウム
を添加したタンタル粉末を１時間放置する。放置後、温
度７５℃の四塩化炭素の液中に炭素ガスを通して生成し
た炭酸ガスと四塩化炭素のガスとの混合ガスを炉内に注
入しながら、温度７００℃で３０分間保持する。保持
後、炭酸ガスのみを流しながら常温まで冷却する。冷却
後、得られたタンタル粉末の凝集塊をこまかくし、６０
メッシュのふるいにかけて通過するものを選択する。次
に、マグネシウムをゲッターとして０．１Ｐａ以下の真
空中で、温度７５０℃にした雰囲気中に、この６０メッ
シュのふるいを通した粉末を１時間放置する。放置後、
常温まで冷却する。冷却後、酸と水とにより洗浄し、乾
燥する。

【００１４】実施例３：タンタル粉末を次の通りの方法
で製造する以外は実施例１と同一の条件とする。先ず、
フッ化タンタル酸カリウムをナトリウムにより還元して
得た、ＣＶ値５０ｍＦＶ／ｇの粉末に、約７０ｐｐｍの
リンに相当するリン酸ナトリウムを添加して均一に混合
する。混合した後、０．１Ｐａの真空中において温度１
３５０℃にした雰囲気中に１時間放置する。放置後、得
られたタンタル粉末の凝集塊をこまかくし、６０メッシ
ュのふるいにかけて通過するものを選択する。次に、硝
酸と、フッ酸と、水との混合液（容積比４０：５：５
５）中に入れて、十分攪拌する。攪拌後、濾過水洗し、
乾燥する。乾燥後、管状真空加熱炉中に設置し０．１１
Ｐａに減圧する。減圧後、炉内に炭酸ガスを注入し、大
気圧にして加熱する。さらに温度７５℃の四塩化炭素の
液中に炭素ガスを通して生成した炭酸ガスと四塩化炭素
のガスとの混合ガスを炉内に注入しながら、温度７００
℃で３０分間保持する。保持後、炭酸ガスのみを流しな
がら常温まで冷却する。

【００１５】実施例４：タンタル粉末を次の通りの方法
で製造する以外は実施例１と同一の条件とする。先ず、
フッ化タンタル酸カリウムをナトリウムにより還元して
得たＣＶ値５０ｍＦＶ／ｇの粉末を、管状真空加熱炉中
に設置し０．１１Ｐａに減圧する。減圧後、炉内に炭酸
ガスを注入し、大気圧にして加熱する。加熱後、さらに
温度７５℃の四塩化炭素の液中に炭素ガスを通して生成
した炭酸ガスと四塩化炭素のガスとの混合ガスを炉内に
注入しながら、温度７５０℃で３０分間保持する。保持
後、１０％の一酸化炭素を含む炭酸ガスのみを炉内に流
しながら常温まで冷却する。

【００１６】次に、実施例１〜実施例４のタンタル固体
電解コンデンサについて、従来例とともに、使用したタ
ンタル粉末の不純物含有量、比容量、そしてコンデンサ
の漏れ電流特性を測定し、表１に示した。漏れ電流特性
の測定に用いた試料数は各々５０００個とする。

【００１７】なお、従来例の製造方法は次の通りとす
る。 従来例：フッ化タンタル酸カリウムをナトリウムにより
還元して得た、ＣＶ値が５０ｍＦＶ／ｇのタンタル粉末
をそのまま用いる以外は実施例１と同一の条件とする。

【００１８】

【表１】

【００１９】この表１から明らかな通り、実施例１〜実
施例４の方が従来例に比べて、酸素含有量が約５７．８
％〜７０．０％、リンがほぼ同量そしてマグネシウムが
５０％未満〜７０％となる。すなわち、特に、酸素及び
マグネシウムの含有量が少なくなっている。そして漏れ
電流については、実施例１〜実施例４の方が従来例に比
べて、最大値が約４１．７％〜６６．７％にそして平均
値が約２８．４％〜５１．４％に低下している。なお、
予じめリン酸ナトリウムを添加したタンタル粉末を処理
した実施例２及び実施例３の方が、リン酸ナトリウムを
添加しないタンタル粉末を処理した実施例１及び実施例
４に比較して、タンタル粉末中の酸素含有量が少なく、
約８２．５％〜９９．３％になっている。

【００２０】

【発明の効果】以上の通り、本発明の製造方法によれ
ば、タンタル粉末を焼結する前又は焼結後に四塩化炭素
を含む雰囲気中に晒しているため、酸化物等の不純物を
減少でき、漏れ電流特性等を改良できるタンタル固体電
解コンデンサが得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンタル粉末を焼結した後、酸化皮膜、
   半導体層及び陰極層を順次形成するタンタル固体電解コ
   ンデンサの製造方法において、タンタル粉末を焼結する
   前又は焼結後に四塩化炭素を含む雰囲気中に晒すことを
   特徴とするタンタル固体電解コンデンサの製造方法。