JP2009272598A - タンタルコンデンサの外部電極形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タンタルコンデンサの外部電極の形成のためのメッキ方法を提供すること。
【解決手段】タンタルコンデンサのモールディング材の表面にフッ化物を用いた前処理を行うステップと、前記モールディング材の表面に露出された陽極ワイヤの端部側表面をパラジウムの含まれた触媒処理液によって１次触媒処理を行うステップと、前記陽極ワイヤの端部周囲の前記モールディング材の表面をパラジウムの含まれた触媒処理液によって２次触媒処理を行うステップと、前記陽極ワイヤ及びモールディング材の表面にニッケルメッキ膜を設けるステップとを含み、コンデンサ素子の電気的特性が良好に維持されると共に、タンタルコンデンサの静電容量確保のためのコンデンサ素子の体積効率を増大させることができるという利点がある。
【選択図】 図３

Description

本発明は、タンタルコンデンサの外部電極の形成のためのメッキ方法に関するものであり、特に、陽極ワイヤの端部が露出されたタンタルコンデンサの一面に、フッ化物を用いた前処理とパラジウムを用いた二重の触媒処理を施した後、無電解ニッケルメッキで外部電極が設けられるようにした、タンタルコンデンサの外部電極形成方法に関するものである。

一般に、固体電解コンデンサは、電気を蓄積する機能に加えて、直流電流を遮断し交流電流を通過させようという目的にも使われる電子部品である。該固体電解コンデンサのうちの代表的なタンタルコンデンサは、一般産業機器用以外の定格電圧使用範囲の低い応用回路に主として使われており、とりわけ周波数特性が問題になる回路や携帯通信機器の雑音減少のために多く使われている。

このような固体電解コンデンサは、コンデンサの容量や特性を決定する誘電体粉末素材からなるコンデンサ素子と、該コンデンサ素子に接続される陽極及び陰極リードフレームと、該コンデンサ素子を外部環境から保護し、該コンデンサ素子の形状を作るためのエポキシ材質のモールディング材とから構成される。なお、前記コンデンサ素子の一側端部には棒状の陽極ワイヤが突設されている。

ここで、前記コンデンサ素子を製造する工程は、プレス工程で誘電体粉末を直六面体状に成形して焼結し、化成工程にて外面に誘電体酸化被膜を設けた後、硝酸マンガン水溶液に含浸し、該外面に固体電解質からなる二酸化マンガン層を熱分解して設ける。

こうして製造されたコンデンサ素子に前記陽極及び陰極リードフレームを接続する。その接続工程は、具体的には、前記コンデンサ素子の一側面に一定の長さに突設した棒状の陽極ワイヤの押孔面に板状の陽極リードフレームを溶接して陽極端子を引き出すステップと、前記コンデンサ素子の外面や陰極リードフレームに塗布された導電性接合剤を媒介として前記陰極端子を引き出すステップとから成る。

そして、前記陽極及び陰極リードフレームにそれぞれ電気的に接続された前記コンデンサ素子は、外付け工程においてエポキシを用いたモールディング材によって外付けが行われた後、その他の後続する組立工程を通じて固体電解コンデンサとして完成される。

このように製作された従来の固体電解コンデンサは、陽極ワイヤと陽極リードフレームを電気的に接続させるために、主として電気抵抗を用いた溶接方式が用いられることによって、溶接する過程で高温の熱が発生し、熱的ストレスによってコンデンサ素子の誘電体が損傷し、製品の特性低下や不良をもたらすという問題がある。

また、溶接過程におけるコンデンサ素子の損傷を最小にするため、陽極ワイヤと陽極リードフレームとの間に補強材を挿入した後溶接が行われるようにしているが、補強材の挿入でコンデンサ素子の大きさが補強材の大きさ分だけ減らざるを得ないため、コンデンサ素子の体積効率が減って、静電容量が顕著に小さくなるという短所がある。

本発明は上記の問題点に鑑みて成されたものであって、その目的の一つは、陽極ワイヤの端部が露出されたタンタルコンデンサの外周面に、フッ化物を用いた前処理とパラジウム（Ｐｄ）を用いた二重の触媒処理によって、無電解ニッケルメッキ層が設けられ、陽極ワイヤと陽極リードフレームとが電気的に接続されるようにすることによって、タンタルコンデンサの静電容量確保のためのコンデンサ素子の体積効率を増大させることができ、コンデンサ素子の電気的特性が良好に維持されるようなタンタルコンデンサの外部電極形成方法を提供することである。

上記目的を解決するために、本発明によれば、タンタルコンデンサのモールディング材の表面にフッ化物を用いた前処理を行うステップと、前記モールディング材の表面に露出された陽極ワイヤの表面と前記陽極ワイヤ周囲のモールディング材の表面とに、パラジウムを用いて二重にそれぞれ触媒処理を行うステップと、前記陽極ワイヤ及び前記モールディング材の表面にニッケルメッキ膜を設けるステップとを含むタンタルコンデンサの外部電極形成方法が提供される。

前記タンタルコンデンサの前処理ステップの前に、メッキ膜形成部位にアルカリ脱脂及び酸脱脂の工程を先行して行い、メッキ膜形成対象の表面を洗浄してもよい。

前記タンタルコンデンサの前処理は、フッ化ボロン酸（ＨＢＦ_４）系列のフッ化物を用いて、タンタルコンデンサのモールディング材の表面に設けられた酸化膜を除去してもよい。

また、前記タンタルコンデンサは、コンデンサ素子の外周面を覆いかぶせているモールディング材の両側端部表面と前記コンデンサ素子の一側部に結合してモールディング材の表面に露出された陽極ワイヤの端部側とにそれぞれ触媒処理が行われてもよい。

ここで、モールディング材と陽極ワイヤとの触媒処理は、イオンタイプのパラジウム触媒液を用いて金属材質である陽極ワイヤの端部でのみ選択的にパラジウムによる置換メッキが行われるようにし、コロイドタイプのパラジウム触媒液を用いてエポキシ材質であるモールディング材の表面にパラジウムによる還元メッキが行われるようにしてもよい。

一方、タンタルコンデンサの両側部に順次触媒処理を行った後、無電解メッキによって均一なメッキ層に成長したニッケルメッキ膜が設けられるようにすることによって、タンタルコンデンサの外部電極の形成が完了してもよい。

この際、前記ニッケルメッキ膜は、モールディング材で囲まれたコンデンサ素子の電気的特性が維持されるようにするために、抵抗値の低いニッケルメッキ膜によって設けられ、該ニッケルメッキ膜を設けるための無電解メッキ液は、Ｐ含量の低いメッキ液が主として使われてもよい。

本発明のタンタルコンデンサの外部電極形成方法によれば、タンタルコンデンサのメッキ対象面に、フッ化物を用いた前処理とパラジウム（Ｐｄ）を用いた二重の触媒処理によって、メッキ対象面全体にニッケルメッキ膜が均一な厚さに成長するようにすることによって、コンデンサ素子の電気的特性が良好に維持されるという長所があり、タンタルコンデンサの静電容量確保のためのコンデンサ素子の体積効率を増大させることができるという利点がある。

本発明のさらに他の目的、本発明によって得られる利点は、以下において図面を参照して説明される実施の形態から一層明らかにされる。

まず、図１は、本発明の一実施の形態による外部電極形成方法が適用されたタンタルコンデンサの断面図である。同図のように、本発明による一実施の形態の外部電極形成方法が採用されるタンタルコンデンサ１００は、タンタルパウダの焼結によって製作されるペレット形態のコンデンサ素子１１０と、コンデンサ素子１１０に挿入されて陽極となるタンタルワイヤ１２０と、コンデンサ素子１１０及びタンタルワイヤ１２０の外周面を覆いかぶせるモールディング材１３０と、モールディング材１３０の両側部にメッキ方式によって設けられた外部電極１４０とから構成される。

コンデンサ素子１１０は、タンタルコンデンサの静電容量を決定するもので、モールディング材１３０内で占める体積を大きくするほど、静電容量を大きくすることができる。そのため、規格の大きさのタンタルコンデンサ内にコンデンサ素子１１０の体積効率をどのくらい増加させるかが技術開発の鍵であり、先に説明した従来のタンタルコンデンサのように溶接のための補強材を用いることなく、メッキ方式によってタンタルワイヤ１２０と接続された陽極の端子を有するようにすることによって、コンデンサ素子１１０の体積効率を増加させることができる。

コンデンサ素子１１０は、一側にタンタルワイヤ１２０が挿設された状態でエポキシ材質のモールディング材１３０で囲まれて絶縁され、モールディング材１３０の一側部にタンタルワイヤ１２０の一端が露出する。

また、モールディング材１３０の両側部には、外部機器との電気的接続のための外部電極１４０が設けられ、外部電極１４０はメッキ方式によってモールディング材１３０の両側部に設けられる。

外部電極１４０は、一方が、モールディング材１３０の一側表面に露出されたタンタルワイヤ１２０と接続して陽極の極性を有し、他方が、銀ペースト１５０と接触して陰極の極性を有するようにする。また、場合によって、図２に示すようにモールディング材１３０の下面に陰極リードフレーム１６１及び陽極リードフレーム１６２が別途に取り付けられ、陽極リードフレーム１６２がメッキ膜１７０によってタンタルワイヤ１２０と電気的に接続された構造を取るようにしてもよい。

一方、図１のような技術的構成を有するタンタルコンデンサ１００は、陽極及び陰極を有するリードフレームそのものがメッキ膜から成る外部電極１４０によって設けられるため、コンデンサ素子１１０の静電容量を向上することができ、外部電極１４０を設けるための工程を排除し、製造コストを節減することができる。

この際、外部電極１４０の形成のためのメッキ方法は、パラジウム（Ｐｄ）触媒処理によるニッケル（Ｎｉ）無電解メッキ方式によって行われる。なお、一般的な無電解メッキ方式ではモールディング材１３０の側面に設けられたニッケルメッキ膜が不均一になることがある。

これは、エポキシ材質からなるモールディング材１３０と該モールディング材１３０に露出されたタンタルワイヤ１２０の露出表面、即ち金属材質及び非金属材質の表面においてパラジウム触媒が不均一に吸着することによって、ニッケルメッキ層の成長速度が異なり、タンタルワイヤ１２０とモールディング材１３０との境界部位にメッキ偏りが生じることを主な要因としている。各部位のメッキ偏りは、メッキ面の電気的特性の偏りをもたらす。

図３は、前述の無電解メッキ方式によって３０分間メッキ後、メッキ膜の設けられたモールディング材１３０の外観を映した写真であって、中央部のタンタルワイヤ１２０とその周囲のモールディング材１３０の表面が不均一にメッキされ、電気的接続が容易になされない状態であることが分かる。

従って、本発明は、タンタルコンデンサ１００のモールディング材１３０と該モールディング材１３０の表面に露出されたタンタルワイヤ１２０の端面とのメッキ膜が一様に設けられるようにするためのものであって、タンタルコンデンサ１００のメッキ対象面にフッ化物処理後、異なる材質から成るモールディング材１３０とタンタルワイヤ１２０の端面とにそれぞれ触媒処理が行われるようにすることによって、無電解メッキによるニッケルメッキ膜が一様に成長することができるようにする。

図４は、本発明の一実施の形態によるタンタルコンデンサの外部電極形成方法の順序図であり、図５及び図６は本発明によるタンタルコンデンサの一側端部拡大断面図である。

これらの図に示すように、本発明の一実施の形態による外部電極形成方法はまず、タンタルワイヤ１２０が結合したコンデンサ素子１１０を取り囲んでいるエポキシ材質のモールディング材１３０の表面に、フッ化物を用いた前処理工程を行う。

モールディング材１３０の表面の前処理工程は、フッ化ボロン酸（ＨＢＦ_４）系列のフッ化物を用いて、モールディング材１３０の表面のメッキ対象面での酸化膜を除去する。

ここで、前記メッキ対象面の酸化膜を除去する理由は、メッキ膜を形成しようとするモールディング材１３０の表面とタンタルワイヤ１２０の端面とに酸化膜を構成するオキシドが存在すると、メッキ層が設けられなかったり抵抗が増加したりするようになり、メッキの効率を向上させるためである。

この際、前記フッ化物を用いたメッキ対象面の酸化膜を除去する前に、モールディング材１３０の表面に存在する異物の脱脂や有機物を除去するためにアルカリ脱脂及び酸脱脂を交互に行って、モールディング材の表面の洗浄がなされるようにする。

次に、酸化膜が除去されたメッキ対象面に、パラジウム（Ｐｄ）の含まれた触媒処理液を用いて１次触媒処理が行われる。ここで、１次触媒処理とは、モールディング材１３０の表面に露出されたタンタルワイヤ１２０の端面に選択的にパラジウムメッキ層２１０が設けられるようにすることで、主としてパラジウムの含まれたイオンタイプの触媒処理液が使われる。

この際、イオンタイプの１次触媒処理液の中に含まれたパラジウムは、パラジウム置換メッキによって、図５ａのようにタンタルワイヤ１２０端部の表面上でのみ選択的に吸着される。

一方、前述のように、モールディング材１３０のメッキ対象面に露出されたタンタルワイヤ１２０の表面に選択的にパラジウムメッキ層を設ける際、フッ化ボロン酸（ＨＢＦ_４）系列のフッ化物及びパラジウムの含まれた触媒処理液を用いて、モールディング材１３０の表面に露出されたタンタルワイヤ１２０の端面での酸化膜除去とパラジウムメッキ層の形成とが同時に行われるようにしてもよい。

続いて、メッキ対象面のタンタルワイヤ１２０の表面にパラジウムメッキ層が設けられると、酸化膜が除去されたメッキ対象面に、パラジウム（Ｐｄ）の含まれた触媒処理液を用いて２次触媒処理が行われる。ここで、２次触媒処理は、図５ｂに示すようにメッキ対象面のモールディング材１３０の表面に選択的にパラジウムメッキ層２２０が設けられるようにするためのことで、主としてパラジウムの含まれたコロイドタイプの触媒処理液が使われる。

この際、コロイドタイプの２次触媒処理液の中に含まれたパラジウムは、パラジウム還元メッキによってエポキシ材質のモールディング材１３０の表面上に選択的に吸着される。

このように、１次及び２次触媒処理液によるメッキ対象面の触媒処理によって、メッキ対象面であるモールディング材１３０及びタンタルワイヤ１２０の端面上にニッケルメッキ膜が一様に成長することができるパラジウムメッキ層２１０、２２０がメッキ対象面全体に渡って一様に設けられる。

一方、上記のように、タンタルワイヤ１２０の端面がモールディング材１３０の表面に露出されたメッキ対象面のパラジウムの吸着のための触媒処理の際において、イオンタイプの触媒処理液とコロイドタイプの触媒処理液とを混合し、タンタルワイヤ１２０の端面とモールディング材１３０の表面とが同時にパラジウムによる触媒処理が行われるようにすることができる。

最後に、タンタルワイヤ１２０の端面とモールディング材１３０の表面とに、触媒処理液を用いたパラジウムメッキ層が設けられると、外部電極を設けるためのニッケルメッキ膜２３０を設ける。

ニッケルメッキ膜２３０は、Ｐ含量３〜４％の含まれた無電解メッキ液の中にメッキ対象面を浸漬させ、タンタルコンデンサ１００のメッキ対象面に比較的抵抗値の低いＮｉ−ＰまたはＮｉ−Ｂメッキ膜として設けられ、図６のようにパラジウムメッキ層上に一様な厚さに成長することによって、メッキ対象面全体に渡って電気的特性が一様に具現されることができるようにする。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の一実施の形態による外部電極形成方法が適用されたタンタルコンデンサの断面図である。 本発明の他の実施の形態による外部電極形成方法が適用されたタンタルコンデンサの断面図である。 無電解メッキ方式によってニッケルメッキ膜が設けられたモールディング材の外観を撮影した写真である。 本発明によるタンタルコンデンサの外部電極形成方法の順序図である。 本発明によって外部電極が設けられたタンタルコンデンサの一側端部拡大断面図である。 本発明によって外部電極が設けられたタンタルコンデンサの一側端部拡大断面図である。 本発明によって外部電極が設けられたタンタルコンデンサの一側端部拡大断面図である。

符号の説明

１１０ コンデンサ素子
１２０ タンタルワイヤ
１３０ モールディング材
１４０ 外部電極
２１０、２２０ パラジウムメッキ層
２３０ ニッケルメッキ膜

Claims (21)

1. タンタルコンデンサのモールディング材の表面にフッ化物を用いた前処理を行うステップと、
   前記モールディング材の表面に露出された陽極ワイヤの端部側表面をパラジウムの含まれた触媒処理液によって１次触媒処理を行うステップと、
   前記陽極ワイヤの端部周囲の前記モールディング材の表面をパラジウムの含まれた触媒処理液によって２次触媒処理を行うステップと、
   前記陽極ワイヤ及び前記モールディング材の表面にニッケルメッキ膜を設けるステップと、
   を含むことを特徴とするタンタルコンデンサの外部電極形成方法。
2. 前記フッ化物を用いた前処理ステップの前に、メッキ膜形成部位にアルカリ脱脂及び酸脱脂の工程を先行して行い、該メッキ膜形成部位の表面を洗浄するステップを、さらに含む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の外部電極形成方法。
3. 前記タンタルコンデンサの前処理は、フッ化ボロン酸（ＨＢＦ_４）系のフッ化物を用いて、前記タンタルコンデンサのモールディング材と前記モールディング材から露出された陽極ワイヤ端部の表面とに設けられた酸化膜を除去す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の外部電極形成方法。
4. 前記１次触媒処理ステップに使われる触媒処理液は、イオンタイプの触媒処理液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の外部電極形成方法。
5. 前記２次触媒処理ステップに使われる触媒処理液は、コロイドタイプの触媒処理液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の外部電極形成方法。
6. 前記１次触媒処理ステップにおいて、前記イオンタイプの１次触媒処理液の中に含まれたパラジウムは、パラジウム置換メッキによって前記タンタルワイヤ端部の表面上にのみ選択的に吸着されることを特徴とする請求項４に記載のタンタルコンデンサの外部電極形成方法。
7. 前記２次触媒処理ステップにおいて、前記コロイドタイプの２次触媒処理液の中に含まれたパラジウムは、パラジウム置換メッキによってエキポシ材質の前記モールディング材の表面上にのみ選択的に吸着されることを特徴とする請求項５に記載のタンタルコンデンサの外部電極形成方法。
8. 前記ニッケルメッキ膜は、Ｐ含量３〜４％の含まれた無電解メッキ液の中に前記タンタルコンデンサのメッキ対象面を浸漬させ、抵抗値の低いＮｉ−ＰまたはＮｉ−Ｂメッキ膜として設けられ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の外部電極形成方法。
9. タンタルコンデンサのモールディング材の表面と該表面から露出されたタンタルワイヤの端面とから構成されたメッキ対象面を、フッ化物及びパラジウムの含まれた触媒処理液によって前処理すると同時に、前記タンタルワイヤの端面を選択的に１次触媒処理するステップと、
   前記陽極ワイヤの端部周囲の前記モールディング材の表面を、パラジウムの含まれた触媒処理液によって２次触媒処理するステップと、
   前記陽極ワイヤ及び前記モールディング材の表面に、ニッケルメッキ膜を設けるステップと、
   を含むことを特徴とするタンタルコンデンサの外部電極形成方法。
10. 前記前処理及び前記１次触媒処理ステップの前に、メッキ膜形成部位にアルカリ脱脂及び酸脱脂の工程を先行して該メッキ膜形成部位の表面を洗浄するステップを、さらに含むことを特徴とする請求項９に記載のタンタルコンデンサの外部電極形成方法。
11. 前記タンタルコンデンサの前処理は、フッ化ボロン酸（ＨＢＦ_４）系列のフッ化物を用いて、前記タンタルコンデンサのモールディング材の表面に設けられた酸化膜を除去することを特徴とする請求項９に記載のタンタルコンデンサの外部電極形成方法。
12. 前記１次触媒処理ステップに使われる触媒処理液は、イオンタイプの触媒処理液であることを特徴とする請求項９に記載のタンタルコンデンサの外部電極形成方法。
13. 前記２次触媒処理ステップに使われる触媒処理液は、コロイドタイプの触媒処理液であることを特徴とする請求項９に記載のタンタルコンデンサの外部電極形成方法。
14. 前記ニッケルメッキ膜は、Ｐ含量３〜４％の含まれた無電解メッキ液の中に前記タンタルコンデンサのメッキ対象面を浸漬させ、抵抗値の低いＮｉ−ＰまたはＮｉ−Ｂメッキ膜として設けられることを特徴とする請求項９に記載のタンタルコンデンサの外部電極形成方法。
15. タンタルコンデンサのモールディング材の表面にフッ化物を用いる前処理を行うステップと、
    前記モールディング材の表面と該表面から露出されたタンタルワイヤの端面とを、パラジウムの含まれた触媒処理液によって、同時に触媒処理するステップと、
    前記陽極ワイヤ及び前記モールディング材の表面に、ニッケルメッキ膜を設けるステップと、
    を含むことを特徴とするタンタルコンデンサの外部電極形成方法。
16. 前記触媒処理液は、イオンタイプの触媒処理液とコロイドタイプの触媒処理液とが混合され、前記タンタルワイヤの端面と前記モールディング材の表面とに選択的にパラジウムメッキ層が設けられるようにすることを特徴とする請求項１５に記載のタンタルコンデンサの外部電極形成方法。
17. 前記フッ化物を用いた前処理ステップの前に、メッキ膜形成部位にアルカリ脱脂及び酸脱脂の工程を先行して行い、該メッキ膜形成部位の表面を洗浄するステップを、さらに含むことを特徴とする請求項１５に記載のタンタルコンデンサの外部電極形成方法。
18. 前記タンタルコンデンサの前処理は、フッ化ボロン酸（ＨＢＦ_４）系列のフッ化物を用いて、前記タンタルコンデンサのモールディング材と前記モールディング材から露出された陽極ワイヤ端部の表面とに設けられた酸化膜を除去す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の外部電極形成方法。
19. 前記パラジウムメッキ層は、前記イオンタイプの触媒処理液及び前記コロイドタイプの触媒処理液の中に含まれたパラジウムの置換メッキによって、前記タンタルワイヤの端部の表面上にのみ選択的に設けられた請求項１６に記載のタンタルコンデンサの外部電極形成方法。
20. 前記パラジウムメッキ層は、前記イオンタイプの触媒処理液及び前記コロイドタイプの触媒処理液の中に含まれたパラジウムの還元メッキによって、前記モールディング材の表面上にのみ選択的に設けられた請求項１６に記載のタンタルコンデンサの外部電極形成方法。
21. 前記ニッケルメッキ膜は、Ｐ含量３〜４％の含まれた無電解メッキ液の中に前記タンタルコンデンサのメッキ対象面を浸漬させ、抵抗値の低いＮｉ−ＰまたはＮｉ−Ｂメッキ膜として設けられる請求項１５に記載のタンタルコンデンサの外部電極形成方法。