JP2960099B2

JP2960099B2 - タンタルコンデンサ用リード線

Info

Publication number: JP2960099B2
Application number: JP2069731A
Authority: JP
Inventors: 毅安井; 均中島; 敬祐林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-03-22
Filing date: 1990-03-22
Publication date: 1999-10-06
Anticipated expiration: 2014-10-06
Also published as: JPH03272124A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明はタンタルコンデンサ用リード線に係り、特に
高強度で耐電圧特性を向上させることができるタンタル
コンデンサ用リード線に関する。

（従来の技術）汎用のタンタルコンデンサは、一般に第３図に模式的
に示すようにタンタル粉末の焼結体で形成したタンタル
陽極１の表面に陽極酸化によって酸化皮膜（Ta₂O₅）を
付して誘電体２とし、MnO₂等から成る陽極としての固体
電解質３を誘電体２に密着構成して製造される。また固
体電解質３の表面には誘電抵抗を下げるためにグラファ
イト層４が形成され、さらに銀ペースト５を塗布した上
に外部リード線６の一端が半田７によって固着される。
一方、タンタル陽極１に陽極リード線８の一端が挿入れ
て一体に結合されている。陽極リード線８はタンタル陽
極１との接合強度を高めるために、タンタル陽極１と同
一材料である純タンタルで形成されている。上記タンタ
ル陽極１等の接合体は、プラスチックケース22内に封入
される。

タンタル陽極１を製造する工程では、まずタンタル粉
末が陽極リード線８の端部を囲むようにして圧縮成形さ
れ、次に陽極リード線８が付設された成形体が温度1500
℃以上の真空雰囲気で焼結される。その結果タンタル粉
末の結晶粒と陽極リード線８の端部とが強固に結合され
る。

このように強固に結合された陽極リード線８は、コン
デンサの組立工程や他の回路部品への自動装着工程にお
ける過酷な条件にも充分耐え得る。

ところが近年、コンデンサ等を装着する回路の高集積
化がより一層進展し、コンデンサの小形化に伴って陽極
リード線の直径も0.15mm程度になっている。このような
細径のタンタル製陽極リード線を高温度条件で焼結処理
すると、陽極リード線中で結晶粒が成長し、この結晶粒
の大きさがリード線の直径と同程度まで大きくなり、リ
ード線の強度特性が大幅に低下してしまう問題点があっ
た。

その問題点を解決するためのリード線構造が例えば公
表特許公報（昭和63年８月11日付公表公報第502072号）
に開示されている。開示された陽極リード線は、第４図
に示すように、高融点金属から成るコア９と、コア外周
面をタンタル箔で覆うことにより形成した複数のタンタ
ル層10a,10bとで形成したクラッドワイヤ11を所望長さ
に切断して形成され、この陽極リード線の端部は、コン
デンサのタンタル陽極１に挿入され、さらに焼結により
一体に結合される。

このクラッドワイヤ11から成るリード線によれば、タ
ンタル層10a,10bの間およびタンタル層10bとコア９との
間に形成された界面層12が、コンデンサを高温度にて焼
結する際にタンタルの結晶粒の成長を抑制する境界層と
して作用する。そのためリード線を構成するタンタル結
晶の粗大化が起こらず、高強度のタンタルコンデンサが
得られる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら上記の陽極リード線はクラッドワイヤを
所定長さに切断して形成されているため、その切断した
端面において、コア材としての高融点金属が露出し、コ
ンデンサの電気的特性および信頼性を低下させる欠点が
ある。

すなわちコア９を形成する高融点金属が露出したリー
ド線の一端を第４図に示すようにタンタル陽極１中に一
体に埋め込んだリード線によれば、露出した金属端面か
ら漏れ電流が流れ易い。タンタル層10a,10bおよび高融
点金属の端面には化成処理によってそれぞれ酸化皮膜が
形成される。しかし耐火性金属の酸価皮膜は、タンタル
の酸化皮膜と比較して耐圧が低い。そして耐火性金属の
酸化皮膜が局部的に絶縁破壊を起こすと、さらに漏れ電
流が増加してコンデンサ自体の破壊に至るおそれも高く
なる。

一方第４図に示す従来のリード線はコアの周囲に複数
のタンタル層を形成するため製造工程が複雑であり、ま
た高価なタンタル材料の使用割合も未だ大きいため、コ
ストアップの大きな要因となっていた。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
であり、高強度で耐電圧特性に優れ、かつ安価に製造す
ることが可能なタンタルコンデンサ用リード線を提供す
ることを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段と作用）本発明者らは、以上の観点から漏れ電流の発生要因と
なるリード線端部の構造について検討し、さらにリード
線の強度を向上させると同時に製造コストを低減するリ
ード線の製造方法について種々実験研究を繰り返した結
果、高融点金属から成るコアの全表面に所定厚さのタン
タルコーティング層を形成したリード線をタンタル陽極
に結合したときに、漏れ電流の発生が少なく、高強度で
信頼性が高い安価なタンタルコンデンサが得られるとい
う知見を得て、本発明を完成させた。

すなわち本発明に係るタンタルコンデンサ用リード線
は、タンタルコンデンサの陽極を形成するためのタンタ
ル成形体に一端を挿入された後に、タンタル成形体とと
もに焼結されることによって陽極に一体に結合されるタ
ンタルコンデンサ用リード線において、焼結温度より高
い融点を有する高融点金属から成る線状のコアと、この
コアの端面を含む全表面に一体に形成された厚さ10μｍ
以下のタンタルコーティング層とから成ることを特徴と
する。

上記のようにタンタルコーティング層の厚さは10μｍ
以下に設定するとよい。これは、あまりタンタルコーテ
ィング層を厚くすると剥離を生じ易くなるためである。

さらに高融点金属材は、ニオブ、チタン、ジルコニウ
ム、ハフニウム、タングステン、モリブデン、プラチナ
およびバナジウムから成る群より選択された少なくとも
１種の金属材またはその合金材で構成する。

本発明の対象となるタンタルコンデンサ用リード線は
コア材として焼結温度よりも高い融点を有するNb,Ti,Z
r,Hf,W,Mo,Pt,Vなどの高融点金属またはそれらの合金材
で形成しているため、焼結時においても溶融したり変形
することなく所定の形状および強度を保持する。また上
記高融点金属はタンタル（Ta）と比較して安価で高強度
を有しているため、高融点金属の割合を相対的に高める
ことにより、より安価で高強度のリード線を形成するこ
とができる。なお焼結時の安定性をより向上させるた
め、2000℃以上の融点を有するＷおよびMoなどの高融点
金属をコア材として使用することが望ましい。

また本発明では、コアの端面を含む全表面にタンタル
コーティング層を一体に形成してリード線としているた
め、コアを構成する高融点金属が外部に露出することが
ない。そのためこのリード線を使用してタンタルコンデ
ンサを形成した場合、リード線端面からの漏れ電流の発
生が少なく、また耐圧性が低い高融点金属の酸化皮膜が
形成されないため、コンデンサの耐電圧特性を大幅に向
上させることができる。

ここでコア表面にタンタルコーティング層を形成する
操作は例えば第２図に示すような、イオンプレーティン
グ装置などの金属薄膜被覆装置を使用して実施される。
イオンプレーティング装置は、図示しない排気装置に接
続した真空容器13内部に対向するように配置したタンタ
ルターゲット14と、被処理体としての高融点金属カット
ワイヤ15を載置する回転パン16とを有し、上記タンタル
ターゲット14にアーク電流を供給するアーク電源17と、
回転パン16にバイアス電圧を印加するバイアス電源18と
を備えて構成される。

所定長さにカットされた高融点金属カットワイヤ15は
回転パン16上に配置される。アーク電源17の投入によっ
てタンタルターゲット14にアーク放電が起こりタンタル
ターゲット14の一部がイオン化されTaイオン流19が生成
する。そしてバイアス電源18によって回転パン16側に高
いバイアス電圧が印加され、Taイオンは回転パン16上の
カットワイヤ15の表面に蒸着し緻密なタンタルコーティ
ング層が形成される。各高融点金属カットワイヤ15は回
転パン16の回転運動によって転動するため、ワイヤの端
面を含めた全表面が均一にコーティングされる。

このタンタルコーティング層はリード線とタンタル陽
極との接合強度を高めコンデンサの耐電圧特性を向上さ
せるために形成されるものであり、その厚さは10μｍ以
下に設定される。タンタルコーティング層の厚さが0.5
μｍ以下においては、上記耐電圧特性が不充分となる一
方、厚さが10μｍを超える場合にはコアとタンタルコー
ティング層との熱膨脹差によって両者が剥離し易くなる
とともに、タンタルコーティング層を形成するための蒸
着処理時間が長くなり製造効率が低下してしまう。した
がってタンタルコーティング層の厚さは実用上１〜５μ
ｍが望ましい。

（実施例）以下本発明の一実施例について説明する。

実施例として外径0.25mmのモリブデン（Mo）ワイヤを
長さ約5mmの短冊状にカットして、コアとしての多数の
高融点金属カットワイヤを用意した。次に得られた高融
点金属カットワイヤを第２図に示すイオンプレーティン
グ装置の回転パン16上に載置し、アーク電源17（電圧20
V、電流150A）およびバイアス電源18（電圧500V、電流8
A）を投入した。そしてアーク放電によってタンタルタ
ーゲット14の表面からタンタルイオンを発生せしめ、発
生したタンタルイオンを、バイアス電圧を印加した回転
パン16方向に引き込み各高融点金属カットワイヤの全表
面にコーティングを施した。そして第１図に示すように
コア９としてのMo製高融点金属カットワイヤの端面を含
む全表面に厚さ２μｍのタンタルコーティング層20を形
成したタンタルコンデンサ用リード線21を調製した。

一方比較例１として高融点金属を使用せずに全てタン
タルで形成した外径0.25mmのリード線を用意する一方、
比較例２として第４図に示すように外径0.25mmのMo製コ
アの外周面に厚さ0.5μｍのタンタル層を２層に設けて
形成したリード線を調製した。

そして実施例および比較例１〜２で得られた各リード
線について引張強度を測定したところ下記第１表に示す
結果を得た。

第１表の結果から明らかなように実施例に係るリード
線は純タンタルで形成した比較例１のリード線より２倍
以上強度が高く、また高価なタンタルの使用量も微少で
あるため、高強度かつ安価な、タンタルコンデンサを提
供することができる。なお、純タンタル製のリード線と
同等の強度特性を保証する場合には、実施例のリード線
の外径は、純タンタル製のリード線の外径より大幅に低
減することが可能であり、コンデンサ素子等の高集積化
に充分に対応することができる。

次に実施例および比較例１〜２で調製したリード線を
タンタル陽極に一体に接合して、３種類のタンタルコン
デンサを製造した。そして得られた各タンタルコンデン
サの両極に印加する電圧を徐々に増大せしめ、リード線
の端面から流れる漏れ電流によってコンデンサ自体が絶
縁破壊されるときの印加電圧を耐電圧強度として測定し
下記第２表に示す結果を得た。

第２表に示す結果から明らかなように、本実施例に係
るリード線を使用したコンデンサの耐電圧特性は、純Ta
製の比較例１のリード線を使用した従来のコンデンサの
特性と比較して遜色がなく、ほぼ同等になる。

一方、比較例２のクラッドワイヤを切断して形成した
リード線を組み込んだコンデンサではリード線の端面か
ら漏れ電流が大きくなるため、耐電圧特性が大幅に低下
してしまうことが判明した。

〔発明の効果〕

以上説明の通り、本発明に係るタンタルコンデンサ用
リード線によれば、高強度の高融点金属でコアを形成し
ているため、純タンタルで形成したリード線と比較して
高強度である。しかも高価なタンタルを使用する割合が
少ないため、コンデンサを安価に製造することができ
る。

またコアの端面を含めた全表面に所定厚さのタンタル
コーティング層が形成されているため、コンデンサの陽
極にリード線を接合してコンデンサを形成した場合にお
いても、リード線の端面から流れる漏れ電流が少ない。
したがって耐電圧特性および信頼性が優れたタンタルコ
ンデンサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るタンタルコンデンサ用リード線の
一実施例を部分的に破断して示す正面図、第２図はタン
タルコーティング層を形成するためのイオンプレーティ
ング装置の構造を示す断面図、第３図はタンタルコンデ
ンサの構造例を模式的に示す断面図、第４図はクラッド
ワイヤで形成した従来のリード線を部分的に破断して示
す正面図である。１…タンタル陽極、２…誘電体、３…固体電解質、４…
グラファイト層、５…銀ペースト、６…外部リード線、
７…半田、８…陽極リード線、９…コア、10a,10b…タ
ンタル層、11…クラッドワイヤ、12…界面層、13…真空
容器、14…タンタルターゲット、15…高融点金属カット
ワイヤ、16…回転パン、17…アーク電源、18…バイアス
電源、19…タンタルイオン流、20…タンタルコーティン
グ層、21…リード線、22…プラスチックケース。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭54−41456（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−74127（ＪＰ，Ａ) 実開昭57−154141（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01G 9/012

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】タンタルコンデンサの陽極を形成するため
のタンタル成形体に一端を挿入された後に、タンタル成
形体とともに焼結されることによって陽極に一体に結合
されるタンタルコンデンサ用リード線において、焼結温
度より高い融点を有する高融点金属から成る線状のコア
と、このコアの端面を含む全表面に一体に形成された厚
さ10μｍ以下のタンタルコーティング層とから成ること
を特徴とするタンタルコンデンサ用リード線。
【請求項２】タンタルコーティング層の厚さが１〜５μ
ｍである請求項１記載のタンタルコンデンサ用リード
線。
【請求項３】高融点金属材は、ニオブ、チタン、ジルコ
ニウム、ハフニウム、タングステン、モリブデン、プラ
チナおよびバナジウムから成る群より選択された少なく
とも１種の金属材またはその合金材からなる請求項１ま
たは２記載のタンタルコンデンサ用リード線。