WO2004003948A1 - 電解コンデンサ陽極素子用成形体、基体付き成形体、その製造方法及び電解コンデンサ陽極素子の製造方法 - Google Patents

電解コンデンサ陽極素子用成形体、基体付き成形体、その製造方法及び電解コンデンサ陽極素子の製造方法 Download PDF

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Minoru Moriyama
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Definitions

  • Tantalum metal is in high demand in terms of dielectric film forming properties.
  • FIG. 11 is a diagram of mapping data of carbon atoms in the cross section shown in FIG.
  • FIG. 12 is an SEM image of a cross section of the molded body with a substrate of Comparative Example 1.
  • the protective layer containing a resin as a main component may exist as, for example, an independent layer different from the porous body forming layer, or may be formed separately and laminated on the porous body forming layer.
  • the surface layer of the porous body forming layer for example, a layer that is integrated with the porous body forming layer and is substantially present as a part of the porous body forming layer and forms the surface of the porous body forming layer
  • It may be a layer with a high resin concentration formed by a resin concentration gradient or the like.
  • the protective layer containing a resin as a main component can be preferably formed as a surface layer of the porous body forming layer or as an independent layer (protective layer) adjacent to the porous body forming layer.
  • a resin concentration gradient is formed in the coating film 3 ′.
  • a concentration gradient of the binder resin 3'b is formed, and as a result, a protective layer 6 'mainly composed of the resin is formed. That is, the protective layer 6 'is formed substantially on a part of the porous layer 5' and on the surface thereof. Therefore, even if the base 1 ′ is peeled off, the molded body 4 ′ is provided with an appropriate strength by the action of the protective layer 6 ′ formed on the surface layer of the porous body forming layer 5 ′, and is reinforced. The effect of improving workability is obtained.
  • the molded body 4 shown in FIG. 2 for example, before peeling off the base 1 during processing, the molded body 4 shown in FIG. If the slit is set to a predetermined width, the subsequent continuous processability of the anode element molded body for an electrolytic capacitor, for example, is remarkably improved. Further, it is preferable because there is no useless portion called so-called ear in the punching process.
  • the metal powder dispersion when the metal powder dispersion is applied on the first layer 2, the metal powder dispersion may be applied in a stripe shape, dried, and cut into an applied shape. ⁇
  • valve metal powder dispersion As a method of applying the valve metal powder dispersion, various application methods can be applied as in the case of the release layer described above.
  • a flat portion 13a of a lead wire, preferably a flat lead wire 13 is placed thereon as shown in FIG. Further, another molded body 14 is overlapped, and if necessary, an appropriate pressurizing treatment is performed to bring the two molded bodies 12, 14 into close contact with the flat lead wire 13, thereby obtaining electrolytic capacitor.
  • a molded element 15 for the anode element (hereinafter, the abbreviated form of the molded element 15 is used together) is formed.
  • the production method of the present invention can also be applied to the production of a multilayer electrolytic capacitor.
  • a laminated electrolytic capacitor may be formed by laminating extremely thin electrolytic capacitors manufactured using the manufacturing method of the present invention and connecting them.
  • NCB-166 manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.
  • a acryl resin “IB-30” manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd., component: isobutyl methacrylate, weight-average molecular weight: 200,000 to 300,000
  • the mass% toluene solution was colored with a # 16 wire bar to provide a 4 m-thick protective layer.
  • acrylic resin used for the first layer 75% by mass of an acrylic resin with a weight average molecular weight of 23 to 290,000 is the same component as "IB_30", and a component equivalent to "IB-30".
  • a molded body for an electrolytic capacitor anode element was produced in the same manner as in Example 1 except that 25% by mass of acryl resin having a molecular weight of 70,000 to 90,000 was used.
  • CatmZT aatm of the surface of the molded body on the opposite side was measured, they were 1.25 to: L.41 and 0.64 to 0.74 respectively.
  • tantalum metal powder dispersion B is spread on a 50-m-thick PET film using an applicator with a depth of 450 ⁇ m, and tantalum metal powder with a thickness of 200 ⁇ m is dispersed. A dried coating of Liquid B was obtained.
  • the surface of the molded body for the anode element of the electrolytic capacitor on the substrate side has tantalum atoms.

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Abstract

加工性の良好な成形体およびその製造方法を提供する。さらには、特に電気特性が良好なコンデンサ素子が得られ、かつ加工性の良好な電解コンデンサの多孔質性陽極素子に用いられる成形体を提供する。基体付き成形体は、シート状基体と、該シート状基体の上に剥離可能に設けられた成形体とを有し、該成形体は保護層と多孔質体形成層とを有し、前記保護層は樹脂を主成分として含有し、前記多孔質体形成層は弁作用金属粉末とバインダー樹脂とを含有する。

Description

明 細 書 電解コンデンサ陽極素子用成形体、 基体付き成形体、 その製造方法及び電解コン デンサ陽極素子の製造方法
BACKGROUND OF THE INVENTION
技術分野
本発明は、 タンタル等の弁作用金属とバインダ一樹脂を用いた成形体を有する 基体付き成形体、 およびその製造方法に関し、 中でも基体付き焼結用成形体およ びその製造方法に関し、 特には、 電解コンデンサ陽極素子用の多孔質焼結体を形 成するための焼結用成形体を有する基体付き焼結用成形体およびその製造方法に 関する。 背景技術
タンタル、 ニオブ等の弁作用金属からなる多孔質体は、 陽極酸化により多孔質 体表面に制御可能な膜厚の酸化物からなる誘電体を形成することができ、 その多 孔質体の広い表面積を利用して電解コンデンサ用の陽極素子として広く使用され ている。 特にタンタルは耐熱性、 耐食性が高く、 焼結体としてフィラメント材料 や化学装置の部品、 人工骨などにも用いられているが、 電解コンデンサ用途とし ての利用が圧倒的に多い。
近年、 表面実装デバイスの小型化技術が飛躍的に進歩し、 携帯電話、 パソコン 、 デジタルカメラなど、 電子機器における部品基板への実装技術が高密度化して いる。 こうした中、 電子部品であるコンデンサ素子においても、 その小型化、 薄 型化、 大容量化の要求に対して、 種々研究がなされている。
現在一般に使用されているコンデンサ素子においては、 特に例えばタンタル電 解コンデンサは小型大容量化が可能である特長を有しており、 より一層の小型化
、 薄型化を目指して盛んに研究がなされている。
タンタル金属と同じような特長を有する材料としては、 いわゆる弁作用金属と して、 アルミニウム、 ニオブ、 チタン等の金属類の材料があげられるが、 耐熱性 、 誘電体被膜形成性の点において、 タンタル金属は高い需要を得ている。
前記の弁作用金属粉末、 例えばタンタルを用いた電解コンデンサの製造方法と しては、 通常、 陽極金属粉とし.てタンタルを使用し、 バインダーと しての役割を 担う樹脂とタンタル金属粉末とを金型に投入し、 これらを加圧加ェしてチップ化 した陽極素子用成形体を作製する。
このように作製された陽極素子用成形体には、 陽極端子となる部品 (通常はタ ンタルリード線) を設ける。 このリード線は通常、 金型内に植立されてタンタル 金属粉末を加圧成形することにより固定される。 '
上記工程により得られた素子は、 真空中において高温加熱処理することにより 、 素子中の不要な樹脂を蒸発除去する工程を経る。
この工程により、 タンタル金属粉末間に存在していた樹脂が蒸発除去され、 か つ、 タンタル金属粉末同士の接触点における溶着により、 多孔質体の形態をなす タンタル電解コンデンサ用陽極素子が得られる。
このようにして得られたタンタル電解コンデンサ用陽極素子を電解液槽中に入 れ、 所定の直流電圧を加えて化成処理を行ってタンタル金属粉末表面に酸化タン タルからなる誘電体被膜を形成させた後、 該被膜の上に二酸化マンガン又は、 機 能性高分子の固体電解質被膜を形成させる。
この後、 さらにカーボン、 銀ペース ト陰極層処理を施して樹脂外装して、 最終 的なタンタル電解コンデンサを得る。
ところで、 近年、 電解コンデンサにおける小型化、 薄型化の要求に対し、 コン デンサの寸法をより一層小型化、 薄型化するための研究が進められている。 この ように薄型化をすることによって、 例えば基板に埋め込んだり積層化したりする ことにより、 低い等価直列抵抗 (E S R ) も実現でき、 高周波特性も向上させる ことができる。 しかし従来の金型を用いた方法では、 0 . 5 mm以下の薄型の電 解コンデンサ用陽極素子を効率よく作製することは困難であり、 また厚さ l m m 程度のものでも大型のものは作製することが困難であった。
薄型化の方法として、 特開昭 5 6 - 8 3 0 2 2号公報には、 弁作用金属の粉末 と可塑性樹脂からなるパインダと有機溶剤とを混合してペーストを作製し、 該ぺ 一ス トからシート (薄膜状成形体) を形成し、 このシートにリード線を接合し、 脱バインダ処理をした後、 焼結する電解コンデンサ用陽極素子の製造方法が開示 されている。
しかしながら、 上述の様に、 弁作用金属粉末と、 バインダー樹脂と有機溶剤と を混合したペース トからシートを形成する場合には、 以下の様な問題があった。 特に焼結体用成形体を焼結して電解コンデンサ用陽極素子を形成するときは、 残留炭素量が低く、 漏れ電流の小さい良好なコンデンサ特性を確保するため、 バ ィンダ一樹脂はできる 'け少ない方が好ましいが、 バインダ一樹脂の配合量を少 なくするとシート (成形体) の強度が低下し、 ハンドリングしにくくなる。 例え ば加工処理の途中で、 成形体の支持体からの剥離時や、 支持体を剥離した後の成 形体の一部がまれに崩壊したりすることにより、 製品歩留まりが低下する場合が あった。
すなわち、 弁作用金属粉末の配合量を多くすると、 バインダー樹脂による結着 効果が低減して、 特に薄型化したときに成形体が壊れやすくなるため、 一定比率 以上のバインダ一樹脂の配合が必須である。
一方、 強度を確保するために充分なバインダー樹脂を配合すると、 上述の様に 残留炭素量が多くなるため、 コンデンサ素子の電気特性が低下する等の問題があ つた。 発明の開示
本発明は前記事情に鑑てなされたもので、 加工性の良好な成形体を有する基体 付き成形体およびその製造方法、 特には基体付き焼結用成形体およびその製造方 法を提供することを目的とする。 さらには、 特に電気特性が良好なコンデンサ素 子が得られ、 かつ加工性の良好な電解コンデンサの多孔質性陽極に用いられる焼 結用成形体を有する基体付き焼結用成形体を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、 本発明の基体付き成形体は、 シート状基体と、 該 シ一ト状基体の上に剥離可能に設けられた成形体とを有する基体付き成形体であ つて、 該成形体は保護層と多孔質体形成層とを有し、 前記保護層は樹脂を主成分 として含有し、 前記多孔質体形成層は弁作用金属粉末とバインダー樹脂とを含有 することを特徴とする。 また本発明の基体付き成形体の製造方法は、 シート状基体の上に、 樹脂を主成 分とする保護層を形成する工程と、 該保護層の上に弁作用金属粉末とバインダー 樹脂を含有する多孔質体形成層を形成する工程とを含み、
前記基体と前記保護層との接着強度よりも、 前記保護層と前記多孔質体形成層 との接着強度を大きくすることを特徴とする。.
さらにまた本発明のもう一方の基体付き焼結用成形体の製造方法は、 シート状 基体の上に、 弁作用金属粉末とバインダ一樹脂と溶剤を含有する多孔質体形成用 塗料を塗布して塗膜を形成する工程と、 前記塗膜中において、 弁作用金属粉末を 沈降させることにより、 前記塗膜の表層に樹脂を主成分とする保護層を形成する 工程とを含むことを特徴とする。
また、 本発明は、 弁作用金属粉末とバインダー樹脂を含有する弁作用金属層を 備えた電解コンデンサ陽極素子用成形体であって、 当該成形体の少なくとも片面 の表層に、 前記弁作用金属層を保護するための、 樹脂を主成分とする領域を有す る電解コンデンサ陽極素子用成形体を提供する。
本発明の成形体は、 前記弁作用金属粉末とバインダー樹脂を含有する多孔質形 成層を保護するための、 樹脂を主成分とする層状の領域 (保護層) を有するため 、 当該領域が補強の役割を果たし、 成形体が崩壊等するのを防止することができ る。 ·
また、 前記多孔質体形成層を保護するための、 樹脂を主成分とする層状の領域 (保護層) は、 成形体のごく一部の表層領域に配置すればよいので、 焼結体の残 留炭素を低減することができ、 該焼結体を電解コンデンサ用の多孔質性陽極とし て用いたときに、 電解コンデンサ陽極素子の良好な電気特性を確保することがで さる。 図面の簡単な説明 '
図 1は本発明の基体付き成形体の製造方法の一例を示したもので、 基体の上に 、 保護層、 多孔質体形成層を設けた状態を示した断面図である。
図 2は、 図 1に示した基体付き成形体において、 基体と保護層 (樹脂を主成分 とする層状の領域) との界面で引き剥がしたときの状態を示した断面図である。 図 3は、 本発明の基体付き成形体において、 保護層と多孔質体形成層とが相溶 性のある樹脂を含む例において、 これらが一体化している状態を示した断面図で める。
図 4は、 保護層が多孔質体形成層の基体と反対側の面に形成された例を示した 基体付き成形体の断面図である。
図 5は、 本発明に係る電解コンデンサ陽極素子の製造方法の一例を説明するた めの図であり、 扁平リード線を 2枚のシート間に挾んで得られる成形体素子の斜 視図である。
図 6は、 電解コンデンサ陽極素子用の成形体素子を焼結して得られる電解コン デンサ陽極素子の斜視図である。
図 7は、 本発明に係る電解コンデンサ陽極素子を用いて得られた電解コンデン サを例示する概略図である。
図 8は、 実施例 1の基体付き成形体の断面の S E Mイメージである。
図 9 A、 図 9 Bは、 それぞれ、 図 8に示した断面の炭素原子とタンタル原子と のマッピングデータの図である。
図 1 0は、 実施例 2の基体付き成形体の断面の S E Mイメージである。
図 1 1は、 図 1 0に示した断面の炭素原子のマッピングデータの図である。 図 1 2は、 比較例 1の基体付き成形体の断面の S E Mイメージである。
図 1 3 A、 図 1 3 Bは、 それぞれ図 1 2に示した断面の炭素原子とタンタル原 子のマッピングデータの図である。 発明を実施するための最良の形態
(成形体の製造)
以下、 複数の実施形態例をあげて本発明の基体付き成形体の製造方法について 説明する。
なお、 本明細書において 「成形体」 とは基体付きのものも、 基体なしのものも 含めて、 焼結等の工程を行う前の多様な形態の呼称である。 明細書中で特に対象 に疑念の生じなレ、場合はそのままの呼称で用いるが、 基体との関係を明示するこ とが好ましい場合には、 「基体付き」 「基体なし」 等の語句を付記する。 「成形体素子丄 とは、 上記 「基体なし成形体」 にリード線を装着したものであ つて、 電解コンデンサ陽極素子を作製するときの、 焼結直前の成形体の形態を示 す。
また 「陽極素子」 とは 「成形体素子」 を焼結した後の形態を示す。
また、 本明細書において、 前記 「多孔質体形成層を保護するための、 樹脂を主 成分とする保護層」 は、 前記多孔質体形成層を保護することができるだけの濃度 の樹脂が含まれていれば、 弁作用金属粉末を実質的に含まないものであってもよ いし、 弁作用金属粉末を含むものであってもよい。
「樹脂を主成分とする層」 は、 保護層の製造方法等に依存する保護層の形態や 、 使用する材料の特性等によっても異なってくるので、 一概に規定することはで きないが、 例えば弁作用金属にタンタルを使用した場合は、 樹脂濃度が最も高い 部分の樹脂の濃度が 1 0質量%以上、 好ましくは 1 5質量%以上であるが、 多孔 質体形成層を保護する機能が充分に発揮される様に設定されていることが好まし レヽ。
これに対して、 弁作用金属粉末を主成分とし、 焼結後には多孔質体となる多孔 質体形成層については、 後述する好ましい配合比から規定されるように、 樹脂の 濃度は例えば弁作用金属が T aの場合、 好ましくは 9質量%以下、 さらに好まし くは 5質量%以下とされる。
また、 樹脂を主成分とする保護層は、 例えば多孔質体形成層とは別の独立した 層として存在していてもよく、 別途形成して多孔質体形成層に積層することもで きる。 あるいは、 多孔質体形成層の表層 (例えば多孔質体形成層と一体化し、 実 質的に多孔質体形成層の一部分として存在し、 当該多孔質体形成層の表面を形成 する層) に、 樹脂の濃度勾配等によって形成された、 樹脂濃度の高い層であって もよい。
つまり、 樹脂を主成分とする保護層は、 好ましくは多孔質体形成層の表層とし て、 あるいは多孔質体形成層と隣接する独立した層 (保護層) として形成するこ とができる。
なお、 樹脂を主成分とする保護層を前記表層として形成する場合は、 後述する 様に、 多孔質体形成層を形成するための塗料を用いて、 多孔質体形成層中に樹脂 3 006343
7 の濃度勾配を形成することもできる。 また、 多孔質体形成層を形成するための塗 料と、 これよりも樹脂の濃度の高い別の塗料であって、 前記多孔質体形成層を形 成するための塗料と相溶性のあるものを用いて、 2層構造の塗膜 (積層体) を形 成し、 ふたつの塗料から形成される層を相互に一体化させることにより、 結果と して、 この一体化した層の中に樹脂の濃度勾配を形成して、 樹脂を主成分とする 保護層とすることもできる。
なお、 樹脂を主成分とする保護層は、 成形体の表層に形成されていればよく、 成形体の片面、 両面のいずれに形成されていてもよいが、 焼結体を電解コンデン サ用の多孔質性陽極として用いるときは、 残留炭素量低減の点から好ましくは成 形体の片面に設けられる。
•第 1の実施形態例
第 1の実施形態例は、 基体の上に、 樹脂を主成分とする保護層を形成するため の塗料からなる第 1の層と、 多孔質体形成層を形成するための塗料からなる第 2 の層を、 この順に設け、
かつ前記基体と前記第 1の層との接着強度よりも、 前記第 1の層と前記第 2の 層との接着強度を大きくする成形体の製造方法である。
図 1〜図 2は本実施形態例の基体付き成形体の製造方法を示したものである。 まず、 シート状の基体 1の上に、好ましくは樹脂と溶剤を含む溶液を塗布、 乾 燥して、 保護層 2とし、 さらにその上に弁作用金属粉末 3 aとバインダー樹脂 3 b、 及び溶剤を含む金属粉末分散液を塗布し、 乾燥して多孔質体形成層 3を形成 する。
なお、 前記溶液または前記金属粉末分散液を用いて、 保護層 2または多孔質体 形成層 3を構成する方法は、 塗布の他、 印刷等種々の方法を用いることができる なお、 図 1、 2に示した場合と反対に、 基体 1の上にまず、 前記金属粉末分散 液を用いて、 多孔質体形成層 3を形成することもできる。
しかしながら、 この場合は例えば多孔質体形成層 3の上に保護層 2を形成しよ うとして、 前記溶液を多孔質体形成層 3の上に塗布した場合に、 材料の特性等に よっては、 かかる溶液が多孔質体形成層に浸透してしまい、 結果として樹脂を主 成分とする保護層の領域が得られないことがある。 そのため、 通常は、 基体の上 に保護層を形成する方が容易である。
この様に、 図 1、 2に示した場合と反対に、 基体 1の上に、 まず多孔質体形成 層 3を設け、 この上に保護層 2を形成する場合等においては、 例えば保護層 2を 形成するための、 樹脂と溶剤を含む溶液の粘度を高めに設定し、 多孔質体形成層 3にかかる溶液を塗布したときに、 該溶液が多孔質体形成層 3に浸透しすぎない 様にすることが好ましい。
あるいは別途保護層を形成し、 転写によつて多孔質体形成層の上に積層しても よい。
ついで、 基体 1を引き剥がすと、 基体 1と保護層 2との接着力よりも保護層 2 と多孔質体形成層 3との接着力の方が大きいため、 図 2に示した様に、 保護層 2 は多孔質体形成層 3と一体化した状態で基体 1から引き剥がされ、 多孔質体形成 層 3の片面、 すなわち成形体 4の表層に、 樹脂を主成分とする保護層 2が設けら れた成形体 4が得られる。
また、 多孔質体形成層 3を構成するバインダー樹脂 3 bと保護層 2を構成する 樹脂とが相溶性がある場合には、 多孔質体形成層 3のバインダ一樹脂 3 bと保護 層 2を構成する樹脂との境界の一部または全部 (好ましくは全部) が消失し、 一 体化する。 その結果、 図 3に示した様に、 多孔質体形成層 3から、 これと一体化 した、 基体 1側の保護層 2に向かって樹脂の濃度の勾配が形成され、 当該第 2の 層 3側から前記第 1の層 2側にむかって樹脂濃度 (有機化合物の濃度) が徐々に 高くなる。 .
そして、 この様に保護層 2と多孔質体形成層 3とが一体化することにより、 実 質的に多孔質体形成層 5の一部分であって、 その表層に樹脂を主成分とする保護 層 6が、 成形体 4の表層に形成される。 その結果、 この保護層 6によって、 成形 体 4の機械的強度を向上させることができる。
また、 図 2、 図 3に示した様に、 基体 1と保護層 2 (または 6 ) との界面で剥 離しているか否かは、 成形体 4の剥離面における炭素原子存在量 C atmと弁作用 金属原子 Xの存在量 X atmとの比 C atm/ Xatmを、 電子プローブ X線マイクロア ナライザ (E P MA) や S E M— E D S等の微小分析法により、 それぞれの特性 X線に対応した電気信号パルスのカウント比として測定することにより求めるこ とが出来る。
すなわち、 保護層 2または 6が形成されている場合は、 保護層 2または 6が、 樹脂を主成分とする有機化合物からなるため、 成形体 4において、 基体 1側の C atmZ X atmが、 その反対側の面よりも多くなる。
樹脂を主成分とする保護層において C atmZX atmは、 1 . 0以上が好ましく、 1 . 2以上が更に好ましく、 1 . 3以上が最も好ましい。
また、 保護層 2または 6が形成されていれば、 焼結工程に至るまでのその後の 加工工程において、 成形体 4 (多孔質体形成層 5または多孔質体形成層 3と保護 層 2 ) の形状が保持され、 加工性が向上するので、 製造加工試験を実施したとき の加工適性の向上によっても保護層 2または 6の存在を確認することができる。
•第 2の実施形態例
第 2の実施形態例は、 基体の上に、 弁作用金属粉末とバインダー樹脂と溶剤を 含有する金属粉末分散液を用いて塗膜を形成し、 前記塗膜中において、 弁作用金 属粉末を沈降させることにより、 該塗膜の表層 (基体の反対側) に樹脂を偏在さ せて、 前記樹脂を主成分とする保護層を形成する成形体の製造方法である。 例えば図 4に示した様に、 図 1に示した基体 1 と同様の基体 1 'の上に、 弁作 用金属粉末 3 ' aとバインダー樹脂 3 ' bを含む金属粉末分散液を塗布して塗膜 3 'を形成し、 当該塗膜 3 '中において、 弁作用金属粉末 3 ' aを基体 1 '側に沈 降させて塗膜 3 'の表層に樹脂を主成分とする保護層 6 'を形成する。 なお保護 層 6 'の下は、 弁作用金属粉末を主成分とする多孔質体形成層 7 'である。
なお、 前記塗膜 3 'は、 金属粉末分散液を塗布する他、 印刷等種々の方法を用 いて形成することができる。
この場合、 図 3に示した場合と同様に、 前記塗膜 3 '中に、 樹脂の濃度勾配が 形成される。 この場合は、 バインダー樹脂 3 ' bの濃度勾配が形成され、 その結 果、 樹脂を主成分とする保護層 6 'が形成される。 つまり、 実質的に多孔質体形 成層 5 'の一部であって、 その表層に、 保護層 6 'が形成される。 そのため、 基体 1 'を剥離しても、 成形体 4 'においては、 多孔質体形成層 5 ' の表層に形成された保護層 6 'の作用によって適度な強度が付与され、 補強され ているため、 加工性が向上するという効果が得られる。
このように弁作用金属を沈降させて、 保護層 6 'を形成するためには、 前記金 属粉末分散液の粘度を 5 P a · s以下とすることが好ましく、 l P a · s以下で あることがさらに好ましい。 この粘度の測定は B型粘度計を用いて行ったもので あり、 測定温度は作業時の温度とされる。 この様に粘度が低い金属粉末分散液を 用いて一般的な方法で多孔質体形成層を形成すれば、 例えば金属粉末分散液の塗 布、 乾燥までの間に自然に弁作用金属粉末が徐々に沈降し、 樹脂と弁作用金属粉 末の濃度勾配が形成される。
本実施形態例は、 基材 1 'と、 多孔質体形成層 5 'となる塗料があれば、 塗布 時の粘度調整により結果として保護層 6 'を形成することができるので、 材料の 種類や製造工程がより簡単であり、 好ましい。
また、 第 1乃至第 2の実施形態例においては、 いずれも例えば図 2に示した様 に、 加工途中で基体 1を引き剥がす前に、 図 1に示した成形体 4を、 基体 1 とと もに所定の幅にスリ ットすると、 例えば電解コンデンサ用の陽極素子用成形体の その後の連続加工性が著しく向上し、 好ましレ、。 また、 抜き加工におけるいわゆ る耳と呼ばれる無駄になる部分が生じないので好ましい。 または、 第 1の層 2の 上に金属粉末分散液を塗布する際に、 ストライプ状に塗布し、 乾燥し、 塗布した 形状に裁断することもできる。 ·
以下、 上述に概要を述べた基体付き成形体の製造に用いられる各構成について 、 製造手順とともに詳細に説明する。
(基体の用意)
シート状基体として使用できる材料は、 例えばポリエチレンフィルム、 ポリプ ロピレンフィルム、 ポリ塩化ビニルフィルム、 ポリ塩化ビニリデンフィルム、 ポ リエチレンナフタレートフイノレム、 ポリ ビニノレアノレコーノレフィルム、 ボリエチレ ンテレフタレート ( P E T ) フイノレム、 ポリカーボネートフィルム、 ナイロンフ イルム、 ポリスチレンフィルム、 エチレン酢酸ビュル共重合体フィルム、 ェチレ ンビュル共重合体フィルム等からなるプラスチックフィルムまたはシー ト ;若し くはアルミニウムなどの金属シート ;紙、 含浸紙; これらの各材料からなる複合 体が挙げられる。 これらの中から、 基体の上に形成する層を構成する樹脂との組 み合わせ等による接着性、 剥離性等を考慮して、 より適合したものが用いられる 。 これら以外の材料であつても、 必要な強度、 可撓性、 さらに好ましくは剥離性 などを備えていれば、 特に制限なく使用できる。 特に強度、 耐溶剤性、 価格等の 点で通常は P E Tフィルムが用いられる。
基体の厚さは特に限定しないが、 例えば 5 μ π!〜 5 0 0 μ m、 好ましくは 1 0 μ m〜 1 0 0 μ πιとされる。
上記基体は、 基体と成形体との界面を引き剥がすことが容易になるように、 剥 離性基体を用いても良い。 剥離性基体とは、 基体を構成するフィルム状の材料自 体が剥離性を有するもの、 もしくは前記フィルム状の材料の表面に剥離層を形成 したものが挙げられる。 なお、 成形体の基体側の表面が、 基体に対して剥離性が ある場合は、 剥離性基体を用いなくても円滑に処理を行うことができる。
後述するように例えば Ρ Ε Τフィルムが基体のとき、 基体上に塗布する第 1の 層としてァクリル樹脂、 ポリビュルァセタール樹脂等を主成分とする層を形成す ることにより、 第 1の層と基体との剥離性を良好にすることができる。
(樹脂を主成分とする保護層の形成)
保護層に用いる樹脂は、 製造方法等にもよるが、 P E Tとの剥離性の点から、 ポリビニルアルコール樹脂、 ポリビエルァセタール樹脂、 プチラール樹脂、 ァク リル樹脂等が好適に使用できる。 よってこれらの群から選ばれる 1種以上の樹脂 を含むものであると好ましい。 中でも残留炭素低減の点からァクリル樹脂が特に 好ましい。
なお、 図 4に示した様に、 金属粉末分散液を用いて、 弁作用金属粉末の沈降に よって樹脂を主成分とする保護層を形成する場合は、 当然弁作用金属粉末のバイ ンダ一樹脂によって当該保護層の領域が形成される。 この場合も、 バインダー樹 脂として上記の例示した樹脂を用いると好ましい。
これらの樹脂のうち特にァクリル樹脂は、 金属粉と併存して焼結されたときに 、 完全に燃焼する傾向があり、 残留炭素の少ない多孔質金属焼結体を形成しやす レ、。
また、 上述の様にシート状墓体の上に'、 前記第 1の層としての保護層と、 前記 第 2の層としての多孔質体形成層を、 この順に設け、 かつ前記シート状基体と前 記保護層との接着強度よりも、 前記保護層と前記多孔質体形成層との接着強度を 大きくする場合においては、 かかる条件を満足する様に、 接着強度を設定するこ とが必要とされる。
当該接着強度は、 各層を構成する樹脂の種類 (樹脂の相溶性) 、 塗工スピード 等の種々の条件によって変化するので、 実際の製造条件にそって試験を行い、 評 価し、 当該好ましい特性が満足できるものを選択することが好ましい。
特に限定するものではないが、 具体例として、 基体に P E Tフィルムを用いた 場合、 例えば以下の様な樹脂の組み合わせが挙げられる。
第 1の層 (保護層) : アクリル樹脂と、 第 2の層 (多孔質体形成層) :第 1の層 と同じ種類のァクリル樹脂との組み合わせ、 または第 1の層 (保護層) : ポリ ビ 二ルァセタール樹脂と、 第 2の層 (多孔質体形成層) : アクリル樹脂との組み合 わせ。
なお、 保護層と多孔質体形成層に同じ種類の樹脂を用いると、 相溶性により、 図 3に示した様に保護層 2と多孔質体形成層 3との境界が消失し、 樹脂の濃度勾 配が形成される。
このように境界が消失することにより第 1の層と第 2の層とが一体化し、 層間 で剥離が発生しなくなるので好ましい。
但し、 多孔質体形成層の形成に用いられる塗布液中の溶剤が、 樹脂を主成分と する保護層中の樹脂を溶解する程度が大きいと、 樹脂を主成分とする保護層の厚 さ自体が薄くなる可能性がある。 このために用いられる樹脂は分子量 2 5万以上 の成分を含有することが好ましく、 前記分子量 2 5万以上の成分を樹脂全体の 3 : 0質量%以上含有することがさらに好ましい。 .
樹脂を主成分とする保護層は、 例えば図 1に示した様に、 シート状基体 1の上 に、 種々の方法を用いて形成することができる。
塗布方法としては、 例えば、 公知のロール塗布方法等、 具体的には、 エアード クタ一コート、 ブレードコート、 .ロッドコート、 押し出しコート、 エアーナイフ コート、 スクイズコート、 含浸コート、 リノく一スロー/レコート、 トランスファー ローノレコー ト、 ク、、ラビアコー ト、 キスコー ト、 キャス トコー ト、 フ、プレイコー ト 等が挙げられる。
また、 このとき、 適宜樹脂を適当な濃度に溶解した溶液を用いることができる 。 溶剤としては、 後述する金属粉末分散液を構成する溶剤等と同様のもの等を用 いることができる。
樹脂を主成分とする保護層の厚さは、 保護層自体に種々の形態等があるため、 必ずしも明確に規定することは難しいが、 少なく とも焼結を開始するまでの間、 成形体が崩壊等せず、 形状が維持されるという効果が得られる範囲であれば特に 限定されない。
例えば、 1 μ π!〜 2 0 μ πιの範囲が好ましく、 この程度であれば、 成形体中の 樹脂総量が大幅に増加することはなく、 焼結後の残留炭素量が大幅に増えること もない。 特に、 1 μ m〜 1 0 μ mの範囲が、 焼結後の残留炭素量への影響が少な く、 塗膜の強度を適度に持たせることができるため、 好ましい。
(多孔質体形成層の形成) '
多孔質体形成層を構成する金属粉末分散液は、 弁作用金属粉末、 バインダー、 さらに溶剤、 及び必要に応じて添加剤を混合、 分散して作成することができる。
•弁作用金属粉末
弁作用金属粉末としては、 タンタル、 アルミニウム、 ニオブ、 チタンなどの弁 作用金属の粉末を用いることができる。 これらの弁作用金属の中でも、 タンタル 、 ニオブが好適であり、 特に好ましくはタンタルが用いられる。
以下の説明は、 タンタル金属粉末を例として行う。
タンタル金属粉末の純度は、 9 9 . 5 %以上のものが好ましく、 またその平均 1次粒径は 0 . 0 1 〜 5 . 0 μ mであることが好ましく、 特に 0 . 0 1 〜 2 · 0 mであることが好ましい。 -バインダ一樹脂
バインダー樹脂としては、 溶剤可溶性バインダー樹脂を用いることができる。 好適なバインダー樹脂としては、 例えば、 ポリビエルアルコール樹脂、 ポリ ビニ ルァセタール樹脂、 プチラール樹脂、 フユノール樹脂、 アク リル樹脂、 尿素樹脂 、 酢酸ビュルェマルジヨン、 ポリウレタン樹脂、 ポリ酢酸ビュル樹脂、 エポキシ 樹脂、 メ ラミン樹脂、 アルキド樹脂、 ニ トロセルロース樹脂、 天然樹脂などが挙 げられる。 これらの樹脂は単独で、 あるいは 2種類以上を混合して利用すること ができる。
また、 上述の樹脂のうち、 樹脂を主成分とする保護層の場合と同様に、 ポリ ビ ニルアルコール樹脂、 ポリビニルァセタール樹脂、 ブチラール樹脂、 アク リル樹 脂等が好適に使用できる。
このうち、 アクリル樹脂は、 真空中でのバインダー処理の際に、 ほとんど完全 に分解し、 残留炭素量が少ないので、 特に成形体から電解コンデンサ用陽極素子 を作製するときには、 電解コンデンサの漏れ電流の増加を防止することができ、 好ましい。
上記樹脂のガラス転移点は、 5 0 °C以下が好ましく、 室温以下が特に好ましい 。 5 0 °C以下であれば、 図 1、 図 2に示した多孔質体形成層 3に可撓性を付与す ることができ、 成形体が崩壊しにく くなるため取り扱い性が向上し、 好ましレ、。 なお、 バインダー樹脂は、 上述の樹脂を主成分とする保護層についての説明で 述べた様に、 接着強度の関係を満足する様に、 選択することが好ましい。
前記バインダー樹脂の使用量は、 例えばタンタル金属粉末の場合、 1 0 0質量 部あたり 0 . 0 1〜 3 0質量部の範囲が好ましく、 0 . 0 1〜1 5質量部の範囲 が特に好ましい。
バインダ一樹脂の配合量が多くなりすぎると、 焼結後の残留炭素量が増加して 、 例えば成形体から電解コンデンサ用陽極素子を作製する場合には、 コンデンサ 特性が低下する等の不都合が生じるおそれがある。
•溶剤
溶剤としては、 水、 あるいはメタノール、 2—プロパノール (イソプロピルァ ルコール) 、 ジエチレングリ コール等のアルコール類; メチルセ口ソルブ等のセ 口ソルブ類; アセ トン、 メチノレエチルケトン、 イソホロン等のケトン類; N , N 一ジメチルホルムアミ ド等のアミ ド類;酢酸ェチル等のエステル類; ジォキサン 等のエーテル類;塩化メチル等の塩素系溶媒; トルエン、 キシレン等の芳香族炭 化水素類:等が挙げられる。 これらの溶剤は、 単独で又は 2種類以上混合して用 いても良レヽ。 '
溶剤の使用量は、 金属粉末分散液を塗布する工程がスムーズに実行できる程度 に^ k疋される。
また、 使用する金属粉末分散液には、 前記タンタル金属粉末、 バインダー樹脂 及び溶剤の他に、 該金属粉末分散液を基体表面に塗布または印刷するために好適 な物性とし、 金属粉末の分散あるいは流動性を安定に保っため等の目的で、 適当 な各種添加剤を配合することができる。
好適な添加剤としては、 例えばフタル酸エステル、 燐酸エステル、 脂肪酸エス テル等の分散剤、 グリコール類等の可塑剤、 低沸点アルコール、 シリ コーン系或 いは非シリ コーン系等の消泡剤、 シラン力ップリング剤、 チタン力ップリ ング剤 、 ソルスパーズ、 4級アンモニゥム塩等の分散剤などがあり、 必要に応じて適宜 使用しても良い。 とくに融点が 3 0 °C以下の脂肪酸エステルを用いることにより 、 金属粉末分散液より形成される成形体の加工性を向上させ、 加工時に成形体の 一部の崩壊や欠けをより発生しにく くすることができる。 これらの添加剤の使用 量は例えばタンタルの場合、 タンタル金属粉末 1 0 0質量部当たり 0 . 0 1〜5 . 0質量部の範囲が好ましい。
•金属粉末分散液の調整方法
上述の、 弁作用金属粉末、 溶剤、 溶剤可溶性バインダー樹脂、 および必要に応 じて配合される添加剤は、 すべて同時に、 またはそれぞれ順次投入して、 各種の 混練 ·分散機を用いて分散することにより、 得られる。
混練 ·分散には、 撹拌機、 二本ロール、 三本ロール等のロール型混練機、 縦型 ニーダー、 加圧ニーダー、 プラネタリ一ミキサー等の羽根型混練機、 ボール型回 転ミル、 サンドミル、 アトライター等の分散機、 超音波分散機、 ナノマイザ一等 が使用できる。
•弁作用金属粉末分散液の配合例
弁作用金属粉末分散液の配合比率を例示すれば、 例えば、 タンタル金属粉末 1 0 0質量部に対して、 バインダー樹脂が 0 . 0 1〜3 0質暈部、 好ましくは 0 . 0 1〜 1 5質量部、 溶剤が 5〜 1 6 0質量部、 添加剤が 0〜 5質量部とされる。 また弁作用金属粉末分散液の粘度は l〜 1 0 0 0 P a · s、 好ましくは 5〜1 0 0 P a · s程度とされる。 なお基体上に弁作用金属分散液を塗布し、 弁作用金 属を沈降させて多孔質体形成層の表層に樹脂を主成分とする保護層を形成する製 造方法を使用するときは、 弁作用金属粉末分散液の粘度は 5 P a · s以下が好ま しく、 l P a · s以下がさらに好ましい。 粘度の測定方法は B型粘度計によって 行ったものであって、 測定温度は作業時の温度である。
•陽極形成層の形成
この様にして得られる弁作用金属粉末分散液を、 使用する製造方法に応じて基 体上等に塗布する。 例えば図 1及び上記に示した様にシート状基体 1の上に保護 層 2を形成した後、 該保護層 2の上に、 かかる金属粉末分散液を塗布、 乾燥する と、 多孔質体形成層 3が得られる。 そして、 結果として、 多孔質体形成層 3と樹 脂を主成分とする保護層 2とからなる成形体 4が得られる。
弁作用金属粉末分散液の塗布方法としては、 上述の剥離層と同様、 種々の塗布 方法が適用可能である。
弁作用金属粉末分散液の乾燥は、 好ましくは 4 0〜1 2 0 °C程度の熱風を用い て、 分散液中の溶剤を揮散させる。 このように溶剤を揮散の後、 成形体は基体と ともにリール状に卷き取ることができる。 即ち保護層としての機能を果たす第 1 の層が存在するため、 リール状に卷回したとしても該成形体が破壌して基体から 脱落することがない。 このため塗布済の成形体を基体とともに卷き取りつつ、 連 続的な塗布工程によつて基体上に成形体を形成することが可能である。
成形体 4の厚さは適宜設定可能であるが、 該焼結体を用いて電解コンデンサ用 の多孔質性陽極を形成するときは、 電解コンデンサとして要求される所望の静電 容量により適宜設定することが可能であり、 乾燥前の金属粉末分散液の塗布物の 厚さ (湿時厚さ) にして数 μ π!〜 3 0 0 μ πιの範囲にまで薄膜化し得る。
通常、 薄型の電解コンデンサに対応した電解コンデンサ陽極素子を作製するた めには、 多孔質体形成層は乾燥厚さで厚さ 0 . 5 mm以下の膜厚がより好ましい 。 さらには乾燥厚さ 0 . 4 m m以下が好ましいが、 0 . 3〜0 . 0 5 mmが最も 好ましく、 0 . 2〜0 . 0 5 mmがさらに最も好ましい。
(スリッ 卜する操作)
• スリ ツ トする方法
ついで、 例えば図 1に示した成形体 4を、 好ましくはシート状基体 1と共に所 定の幅にスリ ッ トする。
スリ ッ トの方式は、 例えばレザーカツタ方式や、 ナイフとロールの間に働くせ ん断作用を利用したシェア力ッタ方式など、 公知の方法が利用できそのいずれで もよい。 カツタの精度としては、 シェアカツタの方がよく、 厚いものをカッ トす る場合もシェアカツタの方がよい。 また、 複数の刃を有するロータリカツタを用 いてスリ ッ トしてもよレヽ。
また、 前記金属分散液を、 図 1に示した第 1 の層 2の上にストライプ状に塗布 し、 乾燥し、 塗布した形状に裁断した後、 リール状に卷回すこともできる。 ス ト ライプ状に塗布した場合は、 乾燥後、 塗布した形状にスリッ トすることが必要で ある。 スリットは、 上記と同様の方法に従って行うことができる。
このようにして得られた成形体は、 基体上に均一に形成されたものであり、 膜 厚分布がせまく可撓性、 柔軟性にも優れている。 このため位置ずれ等を起こすこ となく容易にシート状基体とともにリール状に卷回すことができる。 このように スリ ッ ト後にリール状に卷回した焼結体用成形体は、 保存性、 運搬性に優れてい る。
(電解コンデンサ陽極素子の作製)
以上に述べた方法によって作製された本発明の成形体を用いて、 電解コンデン サ用陽極素子を製造することができる。 その具体的方法を以下に示す。 本発明の成形体を用いた電解コンデンサ用陽極素子は、 例えば以下のようにし て作製することができる。
まず、 成形体を基体から剥離し、 所望の長さに切断した後、 図 5に示すように 、 その上に、 リ一ド線好ましくは扁平リード線 1 3の扁平部分 1 3 aを置ぎ、 更 に別な成形体 1 4を重ね合わせ、 必要に応じて適当な加圧処理を施して 2枚の成 形体 1 2 , 1 4と扁平リード線 1 3とを密着させることによって、 電解コンデン サ陽極素子用の成形体素子 1 5 (以下成形体素子 1 5との省略形を併用する。 ) を形成する。
このようにスリッ ト幅を、 リード線を挟み、 加圧処理して作製すべき電解コン デンサ陽極素子の幅と一致するようにあらかじめ調整しておくことによって、 ス リッ ト後の成形体を一定の長さに切断するだけで所望の大きさの電解コンデンサ 陽極素子用の成形体を得ることができる。 この方法は、 幅広のシート状の成形体 から所望の大きさの成形体を打ち抜く方法に比較して、 廃棄しなければならない 余計な部分が成形体から生じないため生産効率が良くまた量産に適している。 本発明の成形体は、 多孔質体形成層を保護する樹脂を主成分とする保護層があ るため、 上記スリッ トゃ、 スリ ツト後の卷回しにおいて成形体が破壌して基体か ら脱離することがなく、 またリード線を挟んだ加圧処理においても成形体が容易 に破壊することがない。
前記扁平リ一ド線は、 弁作用金属、 例えばタンタルからなり、 少なくとも陽極 素子へ埋入する部分もしくは全体が扁平に形成されている。 この扁平リード線は 、 例えばタンタル線の少なく とも一部を加圧成形して扁平化することで作製され る。 扁平リード線の扁平部分の厚さと幅は、 製造する陽極素子の厚み、 リ一ド線 強度などを勘案して適宜設定し得るが、 好ましくは成形体の厚さの 5〜7 0 %の 厚さに扁平化することが好ましい。
•焼結工程
ついで、 前記電解コンデンサ陽極素子用の成形体素子 1 5を、 必要であれば適 宜乾燥し、 次いで真空中で約 3 0 0〜6 0 0 °Cの熱処理工程によって有機物質 ( バインダー) の除去を行い、 さらに約 1 0〜 3 0分間、 約 1 2 0 0〜 1 6 0 0 °C の高温加熱処理 (焼結) を行い、 タンタル金属粉末同士およびタンタル金属粉末 とリード線好ましくは扁平リ一ド線 1 3とを融着させることにより、 図 6に示す 通り、 薄形直方体形状のタンタル多孔質焼結体 1 7内に、 リード線 1 3、 好まし くは扁平リード線の扁平部分 1 3 aが埋入された構造のタンタル電解コンデンサ 用陽極素子 1 8が得られる。 このようにして得られたタンタル電解コンデンサ用 陽極素子 1 8は、 タンタル多孔質焼結体とリ一ド線 1 3とが強固に接合された状 態となる。
(電解コンデンサの製造)
前記タンタル電解コンデンサ用陽極素子 1 8を用いて、 タンタル電解コンデン サを製造するには、 該陽極素子 1 8を電解液槽に入れ、 該陽極素子 1 8に所定の 直流電圧を加えて化成処理を施すことにより、 該陽極素子 1 8の表面に酸化タン タルの誘電体被膜を形成させる。
そして、 酸化被膜の形成後、 さらにその上に二酸化マンガン被膜又は、 機能性 高分子被膜の固体電解質を形成する。
前述のようにして得られた酸化タンタル被膜 ·二酸化マンガン被膜又は機能性 高分子被膜を形成したコンデンサ素子 3 1は、 カーボン (グラフアイ ト) 層、 銀 ペース ト層を形成し、 例えば図 7に示すように、 コンデンサ素子 3 1の表面に陰 極端子 3 2の一端側を半田 3 4で接合するとともに、 扁平リード線 1 3の先端部 分を陽極端子 3 3にスポッ ト溶接 (溶接部を符号 3 5で示す) によって接合した 後、 例えば樹脂成形加工により、 あるいは、 樹脂溶液中に浸漬させて形成するな どして樹脂外装 3 6を施し、 タンタル電解コンデンサ 3 0とする。
本発明の製造方法は、 積層型の電解コンデンサの製造に適用することもできる 。 このような積層型の電解コンデンサは、 本発明の製造方法を用いて製造される 極めて薄型の電解コンデンサを積層し、 これを接続することにより形成してもよ レ、。 実施例
以下、 本発明を、 実施例を示して詳しく説明する。 (タンタル金属粉末の分散液の調整)
以下の二種類の配合のものを 1 00 c cのポリ瓶に入れて混合し、 振とう機 ( ベイントコンディショナー) を用いて 1時間練肉して、 タンタル金属粉末分散液 A、 および Bを得た。 分散液 A :
.平均 1次粒子径 0. 5 μπιのタンタル金属粉末 50 g、
•バインダー樹脂として、 アクリル樹脂 「NCB— 1 66」 (大日本インキ化学 工業 (株) 製) 6. 0 g (2. 5 g) ( () 内は固形分量) 、
'溶剤として、 シクロへキサノンと トルエンの混合溶媒 5. 5 g、 および
• 3 mm径のスチーノレボーノレ 50 g 分散液 B :
♦平均 1次粒子径 0. 5 μ mのタンタル金属粉末 50 g、
-バインダー樹脂として、 アクリル樹脂 「NCB— 166」 (大日本インキ化学 工業 (株) 製) 6. O g (2. 5 g) () 内は固形分量、
'溶剤'として、 シクロへキサノンと トルエンの混合溶媒 1 2. 9 g、 および
• 3 mm径のスチーノレボーノレ 50 g
(電解コンデンサ陽極素子用成形体の作製) . (実施例 1 )
基体として、 厚さ 50; umの PETフィルム上に、 ァクリル樹脂 「 I B— 30 」 (藤倉化成 (株) 製 構成成分: イソプチルメタクリ レート 重量平均分子量 : 20万〜 30万) の固形分比 20質量%のトルエン溶液を # 1 6のワイヤバー にて展色し、 厚さ 4 mの保護層を設けた。
ついで、 当該第 1の層の上にタンタル金属粉末分散液 Aを 450 の深さの アプリケータにて展色し、 厚さ 200 μ mのタンタル金属粉末分散液 Αの乾燥塗 膜 (多孔質体形成層) を得た。
得られた電解コンデンサ陽極素子用の基体付き成形体の断面のイメージを図 8 に示した。
このイメージから明らかな様に、 多孔質体形成層のバインダ一樹脂と保護層に 用いられる樹脂とが相溶性のある樹脂を含むため、 一部、 保護層と多孔質体形成 層との境界がなく、 かつ樹脂濃度の高い樹脂を主成分とする保護層が形成された 電解コンデンサ陽極素子用の成形体の断面が得られた。
また、 その炭素原子とタンタル原子のマッピングデータをぞれぞれ図 9 A、 図 9 Bに示した。 なお、 マッピングデータは S EM—ED Sで炭素 K線、 タンタル L線について測定したものである。 検出器は EDX社製のものを使用し T i me c o 11 s t a n tその他の測定条件は E D X社の標準測定条件で行った。 さらに、 電解コンデンサ陽極素子用の成形体の、 基体側 (樹脂を主成分とする 保護層が形成された側) の面のタンタル原子存在量 T a atmと炭素原子存在量と の原子数比 CatmZT a atmと、 その反対側の面の原子数比 Catm/T a atmとを S EM— ED Sで測定したところ、 それぞれ 1. 49〜3. 50と 0. 6 5〜0. 73となった。
(実施例 2)
第 1の層に用いるアクリル樹脂として、 「 I B_ 30」 と同等の構成成分で、 重量平均分子量が 2 3〜29万のアクリル樹脂を 75質量%、 「 I B— 30」 と 同等の構成成分で分子量が 7万〜 9万のァクリル樹脂を 25質量%用いた以外は 実施例 1 と同様にして、 電解コンデンサ陽極素子用の成形体を作製し、 実施例 1 と同様に、 基体側と基体と反対側の成形体表面の CatmZT a atmを測定したとこ ろ、 それぞれ 1. 25〜: L . 4 1、 0. 64〜0. 74であった。
(実施例 3)
第 1の層に用いるアクリル樹脂として、 、 「 I B— 30」 と同等の構成成分で 、 重量平均分子量が 23〜29万のァクリル樹脂を 50質量%、 「 I B— 30J と同等の構成成分で分子量が 7万〜 9万のァクリル樹脂を 50質量%用いた以外 は実施例 1と同様にして、 電解コンデンサ陽極素子用の成^体を作製し、 実施例 1と同様に、 基体側と基体と反対側の成形体表面の CatraZT a atmを測定したと ころ、 それぞれ 1 . 0 8〜: 1 . 2 8、 0. 3 7〜0. 4 2であった。 (実施例 4 )
基体として、 厚さ 5 0 mの P E Tフィルム上にタンタル金属粉末分散液 Bを 4 5 0 μ mの深さのアプリケータにて展色し、 厚さ 2 0 0 μ mのタンタル金属粉 末分散液 Bの乾燥塗膜を得た。
得られた電解コンデンサ陽極素子用の基体付き成形体の断面のィメ一ジを図 1 0に示した。
このイメージから明らかな様に、 多孔質体形成層のタンタル金属粉が P E Tフ イルム側に沈み、 バインダ一樹脂の濃度が多孔質体形成層の表面に向かって増加 し、 表面近くに樹脂濃度の高い樹脂を主成分とする保護層が形成された電解コン デンサ陽極素子用の成形体の断面が得られた。
また、 その炭素原子のマッピングデータを図 1 1に示した。 なお、 マッピング データの作成は実施例 i同様の測定条件で行った。
さらに、 電解コンデンサ陽極素子用の成形体の、 基体側の面のタンタル原子存 在量と炭素原子存在量との原子数比 CatmZT a atmと、 その反対側の面 (樹脂を 主成分とする保護層が形成された側) の原子数比 C atm/ T a atniとを測定したと ころ、 それぞれ 0. 4 6〜0. 6 9と 1. 2 9〜 3. 5 0となった。
(比較例 1 )
樹脂を主成分とする保護層を形成しない以外は、 実施例 1 と同様にして厚さ 2 0 0 μ πιのタンタル金属粉末分散液 Aの乾燥塗膜 (多孔質体形成層) を得た。 得られた基体付き成形体の断面のイメージを図 1 2に示した。
また、 その炭素原子とタンタル原子のマッピングデータをそれぞれ図 1 3 A、 図 1 3 Bに示した。 なお、 マッビングデータは実施例 1 と同様の測定条件で行つ た。
さらに、 電解コンデンサ陽極素子用の成形体の、 基体側の面のタンタル原子存 在量と炭素原子存在量との原子数比 CatmZT a atmと、 その反対側の面の炭素原 子数比 CatmZT aatmとを測定したところ、 どちらもそれぞれ、 0. 60〜0. 75となった。 (電解コンデンサ陽極素子の作製)
(実施例 5)
前記実施例 1、 2で得られた基体付き成形体を用いて以下の様にして電解コン デンサ陽極素子を製造した。
すなわち、 成形体を、 PET (基体) とともにスリツターを用いて幅 3. 6 m mにスリ ッ トし、 リール状に卷き回した。
ついで、 リール状に卷回された成形体を P E Tから剥離して直線状に伸ばした 後、 3. 6 4. 4 mmの大ききに切断しチップ状にした。 さらに、 直径 0. 2 mmのリ一ド線の先端部分を加圧し、 扁平化した扁平リード線の扁平部分を挟ん で重ね合わせ、 図 5に示した形状の電解コンデンサ陽極素子用の成形体素子 1 5 を作製した。
次に、 電解コンデンサ陽極素子用の成形体素子 1 5を 6. 6 X 1 0— 3P a ( 5 X 10— 5 t o r r ) の真空中で 3 50°Cに昇温して 90分間加熱処理し、 有 機物質 (バインダ一) の分解 ·除去を行い、 さらに 1 300° ( 、 20分間の焼結 処理を行って、 図 6に示すように、 薄形直方体形状のタンタル多孔質焼結体 1 7 内に扁平リード線 1 3の扁平部分 1 3 aが埋入された構造のタンタル電解コンデ ンサ用陽極素子 1 8を得た。 '
この様に樹脂を主成分とする保護層により強度が付与されているため、 電解コ ンデンサ陽極素子用の成形体は、 ス リ ッ トを行い、 基体を剥離し、 直線状にのば し、 切断し、 さらにリード線をはさんで加圧する等の加工工程において、 橈んだ り、 切断時の衝撃が付与されたり、 リード線と一体化する際の圧力等が付与され ても、 リール状やチップ状の形状が維持され、 加工性が極めて良好であった。 また、 リール状の成形体から連続的に電解コンデンサ陽極素子用の成形体素子を 作製できるため、 電解コンデンサ陽極素子用成形体素子及び電解コンデンサ陽極 素子の生産効率が極めて良かった。 (比較例 2 )
前記比較例 1で得られた電解コンデンサ陽極素子用成形体を用いて、 前記実施 例 2と同様にして電解コンデンサ陽極素子を製造した。
しかしながら、 P E Tを剥離した後、 成形体の形状がくずれ、 加工することが できなかった。
これらの結果より、 比較例と比べて本発明に係る実施例においては、 金属粉末 分散液に用いるバインダー樹脂の量を少なく して焼結後の残留炭素の低減をはか つても電解コンデンサ陽極素子用の成形体の加工性が極めて良好で、 生産効率の 向上が図れることが確認できた。 産業上の利用可能性
本発明においてば、 樹脂を主成分とする保護層により成形体に強度が付与され ているため、 仮に多孔質体形成層に含まれるバインダー樹脂の量を小さく して、 焼結後の残留炭素が低減出来る様にしても、 極めて加工性が良好な成形体を提供 することができる。
また、 前記弁作用金属を保護するための、 樹脂を主成分とする保護層は、 成形 体の表層に配置すればよいので、 焼結時に炭素を除去し易い。 このため電解コン デンサ用陽極素子に使用した場合、 加工性が良くかつ漏れ電流の少ない良好な電 気特性を有する電解コンデンサ陽極素子を作製することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 弁作用金属粉末とバインダ一樹脂を含有する弁作用金 Λ層を備えた電解コ ンデンサ陽極素子用成形体であって、
当該成形体の少なくとも片面の表層に、 前記弁作用金属層を保護するための、 樹脂を主成分とする領域を有する電解コンデンサ陽極素子用成形体。
2 . シート状基体と、
該シート状基体の上に剥離可能に設けられた成形体
とを有する基体付き成形体であって、
該成形体は保護層と多孔質体形成層とを有し、 前記保護層は樹脂を主成分とし て含有し、 前記多孔質体形成層は弁作用金属粉末とバインダ一樹脂とを含有する 基体付き成形体。
3 . シート状基体の上に前記保護層を有し、 前記保護層の上に前記多孔質体形 成層を有する請求項 2記載の基体付き成形体。
4 . 前記シート状基体と前記保護層との接着強度よりも、 前記保護層と前記多 孔質体形成層との接着強度が大きい請求項 2記載の基体付き成形体。
5 . シート状基体の上に弁作用金属粉末とバインダー樹脂と溶剤とを含有する 多孔質体形成層用塗料を塗布して塗膜を形成したのち、 前記塗膜中において前記 弁作用金属粉末を沈降させて前記保護層と前記多孔質体形成層を一体形成した請 求項 2記載の基体付き成形体。
6 . 前記成形体が電解コンデンサ用陽極素子用成形体である請求項 2〜 5のい ずれか 1項に記載の基体付き成形体。 '
7 . 前記弁作用金属粉末がタンタル粉またはニオブ粉である請求項 6に記載の 基体付き成形体。
8 . 前記保護層中に主成分として含有される樹脂が、 ポリ ビュル樹脂、 ポリ ビ 二ルァセタール樹脂、 プチラール樹脂、 アクリル樹脂からなる群から選択される 少なく とも 1種を含有する、 請求項 2〜 5のいずれか 1項に記載の基体付き成形 体。
9 . リール状に卷回されている請求項 2に記載の基体付き成形体。
1 0 . スリ ッ トされている請求項 9に記載の基体付き成形体。
1 1 . シート状基体の上に、 樹脂を主成分とする保護層を形成する工程と、 該保護層の上に弁作用金属粉末とバインダ一樹脂を含有する多孔質体形成層を 形成する工程とを含み、
前記基体と前記保護層との接着強度よりも、 前記保護層と前記多孔質体形成層 との接着強度を大きくする基体付き成形体の製造方法。
1 2 . シ一ト状基体の上に、 弁作用金属粉末とバインダー榭脂と溶剤を含有す る塗料を塗布して塗膜を形成する工程と、
前記塗膜中において弁作用金属粉末を沈降させることにより、 弁作用金属粉末 とバインダ一樹脂を含有する多孔質体形成層と、 該多孔質体形成層の表層に位置 し樹脂を主成分とする保護層を形成する工程とを含む
基体付き成形体の製造方法。
1 3 . 前記樹脂を主成分とする保護層を構成する樹脂が、 ポリビニル樹脂、 ポ リビュルァセタール樹脂、 プチラール樹脂、 アク リル樹脂からなる群から選択さ れる少なくとも 1種を含有する請求項 1 1または 1 2に記載の成形体の製造方法
1 4 . 前記弁作用金属粉末がタンタル粉またはニオブ粉である請求項 1 1また は 1 2に記載の成形体の製造方法。
1 5 . 請求項 1 1または 1 2に記載の成形体の製造方法によって製造された成 形体を、 シート状基体より剥離し所定の寸法に裁断する第 1の工程と、 裁断され た複数の成形体を、 リ一ド線を挟んで圧着し焼結する第 2の工程とを有する電解 コンデンサ陽極素子の製造方法。
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