JPS592316A - 電解コンデンサ用多孔質体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 不発明（す、電解コンデンサ用多孔質体の製造方法に関
するものである。

従来、電解コンデンサ用の陽極体材料としては、タンタ
ル、ニオブ、ジルコニウム、バナジウム、ハフニウム、
チタニウム、アルミニウム等の所謂弁作用金属が知られ
、でおり、過去多くの研究者がこれらの金属の単体ある
いは合金系に対して電解コンデンサとしての基礎特性を
調べ、実用化を検討して来た。

しかし、コンデンサとして実用化しうるためには、その
陽極体材料固有の酸化皮膜の漏れ電流、誘電損失などの
電気的特性が一定の水準に達していなければならず、現
在実用化されている電解コンデンサは、タンタルおよび
アルミニウムを陽極体としたものだけである。

タンタルを陽極材料とするコンデンサは、漏れ電流、誘
電損失などの電気的特性が優れており、安定で極めて信
頼性が高く、かつ小型で大容量ものが得られるという点
に特徴がある。

しかし、タンタル（まここ数年の需要増大（こ対して供
給が追いつ力１ず、資源が不足していることもあって材
料価格の高騰が著しく、製品価格の上昇を招いている。

一方、アルミニウムを陽極材料とするコンデンサは安価
であるという点（こ特徴があるが、小型大容量化がより
困難なことのは力１、電気的悟性および安定性の点でメ
ンタルを陽極材料６１６１７７７１月こ劣っている。

このようｆｆ情況から、漏れ電流、誘１４Ｌ損失など０
）電気的特性および安定性が優れていると共に。

小型大容量化が可能であり、かつ安価で安定供給可能な
材料を陽極体とし１こ電解コンデンサの開発が強く望ま
Ｔ′１７でいた。杢発明者らは、種々検討した結果アル
ミニウムーチタン合金を陽極体材料と（ッた場合にこの
ようｊ３１′要望にかなう電解コンデンサ用多孔質焼結
体の得らｎることを見出し、すでに提案した。（特願昭
５５−９２５５０）また、この優ｎたコンデンサ特性を
有するアルミニウムーチタン合金電解コンデンせ用多孔
質体の製造方法に関連して、プレス成形時の埋込みリー
ド　ワイヤ（こチタン雫ワイヤを使用することを提案し
た。この提案自答は、［リード・ワイヤを植立したアル
ミニウムとチタンの混合粉末のプレス成形体を焼結して
電解コンデンサ用多孔質体を製造する方法において、前
記リード・ワイヤをチタン・ワイヤとし、前記焼結をア
ルミニ１クム蒸気雰囲気中で行うことを特徴と？Ｊ−る
電解コンデンサ用多孔’Ｒ体の１＋！造方法」というも
のである。この製造方法は、アルミニＩ’７　）、の融
点が低く、蒸気圧が高いという特徴を利用し、そｃ／）
才まで（まｔａｎ屯流等υ）化成特性が不良であるチタ
ン　τツイヤを使用しても、結果としてリード・１ツイ
ヤに必要４ｆ条件を満ｆ：すリード・「ツイヤを有する
′螺解コンデンサ用多孔ノｆ１体を提供することを’６
（能（こし１こ。すγＳわち、不米比成特性に問題のあ
るチタン・ワイヤを用いて（まいるが、こｎを植立し１
こプレス体をアルミニウム蒸気中で焼結することにより
、ワイヤの衣面層にアルミニウム−チタン合金１＃を形
成させ、中心部にチタン相（アルミニウムを若干固溶し
たチタン相も含む）を残すことにより、ワイヤ部の化成
特性の改善とアルミニウムーチタン合金ワイヤ０）もろ
さの改善を同時に行うことが可能とｊｆった。また、リ
ード・ワイヤと多孔質焼結体の間に台金化反応が進むた
め、充分な機械的、電気的結合も？８らｎ７た。この提
李内芥は、上に説明したような優れたものではあるが、
更に検討をすすめた結果、一部問題を生ずる場合のある
ことが明らかにＱ’　−，１７：。

問題点は２つあり、次に説明する。

あるいは焼成温度が低い場合に、アルミニウムの蒸気が
不足して、焼結体に埋め込まれている部分り）ワイヤ表
向組成がアルミニウム不足となり、漏れ’＋ｄ流（：［
、Ｃ）特性が不良となってしまうこと。

第２として、焼結後、焼結体外部のワイヤ部（こ曲がり
変形が起こってしまうこと。

ワイヤの曲がりは、大量生産の自動ラインに載せる上で
問題が大きく、改善を求められる点である。

不発明の目的（ま、チタンリード・ワイヤ昏こ関する以
上二つの問題点を改善して、更に優れたアルミニウムー
チタン合金電解コンデンサ用多孔質体の展進方法を提供
することにある。

不発明（まリード・ワイヤを植立したアルミニウムとチ
タンもしく（ま水素化チタンの混合粉末のプレス成形ｔ
＋をアルミニウム蒸気雰囲気中で焼結して′１イ解コン
デンサ用多孔質体を製造する方法において、前記リード
・ワイヤとして窒化処理したチタン・ワイヤを用いるこ
とを特徴としている。

本発明によれば、埋め込みプレスを行うリード・ワイヤ
に窒化処理を行ったチタンワイヤを使用することζこよ
り、焼成時のアルミニウム蒸気が相対的に少い焼成条件
でも良好なＬＣ特性が得られ、かつリード・ワイヤの曲
がりのない優ｎたアルミニウムーチタン合金電解コンデ
ンサ用多孔質陽極体の製造方法を得ることができる。窒
化処理をしたチタン１ツイヤを使用した場合に、純チタ
ンワイヤに比べて何故良好７．１″ＬＣ特性が得らＱ、
”ワイヤの曲がり変形が起こらないか（こついて（ゴ、
次のようをこ考えることができる。

先ず、ワイヤの曲がり変形の起こる原因として（ま、チ
タンは約８８０℃にα　（六方晶）←→／（体心立方晶
）の結晶変態点があり、焼成温度（約１０００℃以上）
のβ相で（ま、粒成長、クリープ変形が起こり易いため
と考えろｎ７る。

一方、７窒化処理をしたチタン・ワイヤではα←β変態
温度、融点が高温側（こ移動する。従って、焼成温度（
１０００〜１１００℃）では変態を起こさず低温（常温
）相のα相のますであり、窒化によってワイヤそのもの
が硬化する効果と相俟って、曲がり変形が起こりにくく
なるものと考えられる。

ま１こ、チタン中の窒素がアルミニウムの拡散に対する
バリヤ効果を有するｆ：め、ワイヤを埋込んだプレス体
の混合粉末組成がチタン側寄の場合あるいは焼成温度が
比較的低い場合等のアルミニウム蒸気が少いと考えられ
る状況でも焼結体内部のワイヤ表面近傍にＡＩ酸成分留
まり、表面組成が過不足ｆＳ＜仕上がる。この１こめに
安定した良好なＬＣ特性が得られるのである。

実際、アルミニウム５１ａｔ％の組成の焼結体内部に埋
込まわ、でいるワイヤ部分の径方向断面をＸＭＡ分析し
た所、純チタン９イヤの場合には、ワイヤ表面ｅｌｆか
ら中心Ｈ５へ向ってアルミニウム成分が内部拡散してか
なり深く迄分布し、表面部はアルミニウドが約５ａｔ％
の組成であった。こｎｔこ対し、窒化処理チタンワイヤ
の場合には、ワイヤ表面部から約１０μｍ迄がアルミニ
ウム４０〜５０ａｔ％の組成であり、そ？１７より内部
番こはアルミニウム（Ｊ殆ど分布していなかった。この
結果は、漏れ電流特性の良、不良に対応しており、チタ
ン中の窒素がアルミニウムの拡散に対するバリヤ効果の
あることを示している。

ｆｌお、窒化処理によって必ずしもチタン・ワイヤの中
心部まで窒化されると（ゴ限らｉｌ：ｆいが、例えワイ
ヤ中心部が純チタンの状態であったとしても、外表１ｍ
から一定の距離（こ渡って一足の窒化状態ζこなってい
さえすれば、ここで説明し１こ効果は充分ある。μ下、
実施例に基づいて更に詳しく説明する。

実施例 アルミニウムが５４原子チおよび５１原子襲となるよう
に水素化チタンとアルミニウムの粉末を混会し、２種類
の組成の混合粉末を作った。ワイヤ（ま、窒化処理しｆ
こチタンワイヤと、特性比較の１こめに純チタンワイヤ
も用意して２種類とした。

窒化処理したチタンワイヤは次のよう番こして作製した
〇 均熱温度範囲約１００釧の電気炉に窒素ガスを流し、炉
温１２００℃、送り速度約２００　ｃｍ１分でチタンワ
イヤを送り連続窒化処理を行った。ワイヤ直径（ま純チ
タンワイヤ、窒化処理チタンワイヤ共に約０．３ｆｉで
ある。

次（こ、こイ１．ら２種の混行粉末なこ対し、２種のワ
イヤを埋め込みリードτワイヤとして組み合せ、２　ｔ
Ｏ口／Ｃ−の圧力で加圧成形し、４水準のプレス成形体
試料を作製した。プレス成形体１個あたりの使用混合粉
末量（ま、４０■とした。

タンタル板を使って大きさ１０ｃｔｎ×１０ｃｒｎ×５
ｃｒｎのふた付き容器を作り、こｎを焼成容器とする。

ふた付き容器を使用するのは、試料（すなわち、窒化処
理チタン菅ワイヤあるい（ま純チタン・ワイヤヲリード
・ワイヤとするプレス成形ＰＦ）近傍のアルミニウム蒸
気の充満Ｉｆを上げるためである。

この焼成容器に上記４水準のプレス成形体を別々（こ入
れて、　　１　ｘ　１０　’７−Ｉｇの減圧下で焼成す
る。

プレス体谷水準の焼成容器（こ入■る個数は、２００個
、１０００個の２水檗とし、各々の場合について、１０
００℃、１０５０℃の焼成温度２水準で焼成を行い合計
１６水準の多孔質焼結体を作製した。

各焼結体水準から５０個Ｖつ試料として敗り出し、リン
酸水ｍ液で８０ｖの陽極化成を行った後、１２０１−（
ｚでの静屯芥量および１６Ｖ印１）１１時の漏れ電流を
測定した。

各水準毎の試料５０個ζこついての平均値を計算した結
果を咀１表に示し１こ。第１表（こおいてｒ）４れ電流
値１閑の右隣欄に、漏れ’ｆＷ流値０）良、不良を判断
するマークを記入しておい１こ。

良を○、不良を×、その中間を△で示す。

（以手＃す） 第１表に示し１こ結果力）ら次のことが判かる。

純チタンワイヤを使用し１こ場合、混合組成がアルミニ
・″ツム５４ａｔ％では、同時焼成１固数が多いか、ま
たは、焼成温度が普い場貧ζこ（ま良好な漏れ電流（以
下、ＬＣと記す）特性が得ら几ているが、個数が少く、
焼成温度が低い場合には良好なＬＣ特性（ま得らｎない
。また、混合組成がアルミニウム５１ａｔ％では、焼成
１同数が少いか、また（′３焼成幅度が低い場合には良
好なＬＣ’特性が全く得られず、個数が多く焼成温度が
高い場合にのみやや改善さｒＬ、１こＬＣ特性が得られ
ている。一方、空化処理したチタンワイヤを使用した場
合は、混合組成の違い、焼成個数の多少、焼成温度の高
低（こ関係なく、すべての場合に良好ｆ、ｆ　Ｌ　Ｃｉ
性が得られている。

更に、焼成後のワイヤの曲がりについては、純チタンワ
イヤを使用した場８（こ（ま、約７０％以上がワイヤの
曲がり変形を起こしているのに対し、窒化処理チタンワ
イヤを使用し１こ場合には、曲がりは皆無であっ１こ。

（射１衣最下段参照）以上、２説明したよう（こ、本発
明は、既に提案し１コチタン・ワイヤをアルミニウムと
チタンの混合粉末に埋込みプレス、焼結する電解コンデ
ンサ用多孔質体の製造方法において、チタン・ワイヤを
窒化処理したチタン・ワイヤに変えることにより、更に
高度な改善が実現され、たものであり、その有用性の大
きいことは明らかである。

代理人弁理士内　原　　音

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. リード　ワイヤを植立したアルミニウムとチタンもしく
   は水素化チタンの混合粉末α）プレス成形体をアルミニ
   ウム蒸気雰囲気中で焼結して電解コンデンサ用多孔質体
   を製造する方法において、前記リード・ワイヤとして窒
   化処理したチタン・ワイヤを用いることを特徴とする電
   解コンテ゛ンサ用多孔質体の製造方法。