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JP5269261B1 - コンデンサ素子製造用治具及びコンデンサ素子の製造方法 - Google Patents

コンデンサ素子製造用治具及びコンデンサ素子の製造方法 Download PDF

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Abstract

処理できる陽極体の数が多くて生産効率に優れると共に、処理液中の陽極体の浸漬位置を高精度で制御できるコンデンサ素子製造用治具を提供する。
本発明の治具１０は、基板１１と、基板の少なくとも片面に並列に配置された複数の梁部材８と、梁部材８に設けられた複数個の導電性のソケット１と、を備え、複数個のソケット１は、コンデンサ用陽極体に電流を供給する電源に電気的に接続可能であり、ソケット１は、リード線を有するコンデンサ用陽極体のリード線を電気接続する際の該リード線の差込口３７を有し、前記差込口３７が前記基板１１の下方向に開かれている。

Description

本発明は、例えば固体電解コンデンサ等に使用されるコンデンサ素子を製造する際に用いるコンデンサ素子製造用治具及び該コンデンサ素子製造用治具を用いたコンデンサ素子の製造方法に関する。
パソコン等に使用されるＣＰＵ（中央演算処理装置）周りのコンデンサは、電圧変動を抑制し、高リップル（ripple）通過時の発熱を低く抑えるために、高容量かつ低ＥＳＲ（等価直列抵抗）であることが求められている。このようなコンデンサとしては、アルミニウム固体電解コンデンサ、タンタル固体電解コンデンサ等が用いられている。これら固体電解コンデンサは、表面層に微細な細孔を有するアルミニウム箔または内部に微小な細孔を有するタンタル粉を焼結した焼結体からなる一方の電極（陽極体）と、該電極の表面に形成された誘電体層と、該誘電体層上に形成された他方の電極（通常、半導体層）とから構成されたものが知られている。
前記固体電解コンデンサの製造方法としては、陽極体の支持基板の下端部に、陽極体から延ばされたリード線の一端を接続し、複数枚の該支持基板を鉛直に立てて等間隔で配置することにより、多数個の陽極体を該基板の辺方向に整然と並列して固定すると共に、この陽極体を化成処理液に浸漬し、該陽極体側を陽極にして前記化成処理液中に配置せしめた陰極との間に電圧を印加して通電することにより、陽極体の表面に誘電体層を形成し、次いで、表面に誘電体層が設けられた前記陽極体を半導体層形成溶液に浸漬し、前記陽極体表面の誘電体層の表面にさらに半導体層を形成する方法が知られている（特許文献１参照）。
前記支持基板は、重力による変形を、鉛直に立てた状態では受けにくいが、水平に保持した状態では受けやすく、撓みやすい。
従来は、陽極体が化成処理液等の処理液に浸漬される際の浸漬位置（高さ）を精度高く制御するために、前記変形の影響が出にくい鉛直に立てた位置で支持基板を使用していた。
なお、陽極体が処理液に浸漬される際の浸漬位置（高さ）を精度高く制御しない場合には、例えば、陽極体に形成される半導体層の形成位置（特に高さ）が製品毎に不揃いになる。半導体層が陽極体における決められた位置を超えて形成されたコンデンサは、不良品になる確率が高く、歩留まりを大きく低下させる。特に小さな陽極体では、より高い精度で浸漬位置（高さ）を制御することが求められている。
国際公開第２０１０／１０７０１１号パンフレット
しかしながら、上記のように、鉛直に立てて配置された支持基板の下端部に並列して固定された多数個の陽極体に、誘電体層、半導体層を形成する場合には、陽極体を支持基板の下端部にしか接続できないため、支持基板１枚で処理できる陽極体の数が少なく、生産効率が低いという問題があった。
本発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、基板１枚で処理できる陽極体の数が多くて生産効率に優れると共に、処理液に対する陽極体の浸漬位置（高さ）を高い精度で制御できるコンデンサ素子製造用治具及びコンデンサ素子の製造方法を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
［１］基板と、
前記基板の少なくとも片面に並列に配置された複数の梁部材と、
前記梁部材に設けられた複数個の導電性のソケットと、を備え、
前記複数個のソケットは、コンデンサ用陽極体に電流を供給する電源に電気的に接続可能であり、
前記ソケットは、リード線を有するコンデンサ用陽極体のリード線を電気接続する際の該リード線の差込口を有し、前記差込口が前記基板の下方向に開かれていることを特徴とするコンデンサ素子製造用治具。
［２］前記梁部材は、幅１．６ｍｍ〜５．１ｍｍ、高さ２ｍｍ〜１０ｍｍである前項１に記載のコンデンサ素子製造用治具。
［３］前記梁部材は、硬質樹脂を含有してなる前項１または２に記載のコンデンサ素子製造用治具。
［４］前記電源は、前記基板の少なくとも片面に形成された電気回路からなり、
個々の前記ソケットは、それぞれ個々の前記電源に電気的に接続され、前記電源に接続されていることを除き相互に電気的に絶縁されている前項１〜３のいずれか１項に記載のコンデンサ素子製造用治具。
［５］前記電気回路が定電流回路である前項４に記載のコンデンサ素子製造用治具。
［６］前記電気回路は、個々の前記ソケット毎に電圧を制限する回路でもある前項４または５に記載のコンデンサ素子製造用治具。
［７］前項１〜６のいずれか１項に記載のコンデンサ素子製造用治具のソケットにコンデンサ用陽極体が接続されると共に、
前記治具の基板が、前記梁部材の長手方向の両縁部において把持されて、水平に保持された状態にあり、かつ、
前記陽極体が化成処理液中に浸漬された状態で、
前記陽極体を陽極にして通電することによって、前記陽極体の表面に誘電体層を形成する誘電体層形成工程を含むことを特徴とするコンデンサ素子の製造方法。
［８］前項１〜６のいずれか１項に記載のコンデンサ素子製造用治具のソケットに、表面に誘電体層が設けられた陽極体が接続されると共に、
前記治具の基板が、前記梁部材の長手方向の両縁部において把持されて、水平に保持された状態にあり、かつ、
前記陽極体が半導体層形成用溶液中に浸漬された状態で、
前記陽極体を陽極にして通電することによって、前記陽極体表面の誘電体層の表面に半導体層を形成する半導体層形成工程を含むことを特徴とするコンデンサ素子の製造方法。
［９］前項１〜６のいずれか１項に記載のコンデンサ素子製造用治具のソケットにコンデンサ用陽極体を接続されると共に、
前記治具の基板が、前記梁部材の長手方向の両縁部において把持されて、水平に保持された状態にあり、かつ、
前記陽極体が化成処理液中に浸漬された状態で、
前記陽極体を陽極にして通電することによって、前記陽極体の表面に誘電体層を形成する誘電体層形成工程と、
前記誘電体層形成工程の後に、陽極体がソケットに接続された状態の前記基板が水平に保持された状態にあり、かつ、
前記陽極体が半導体層形成用溶液中に浸漬された状態で、
前記陽極体を陽極にして通電することによって、前記陽極体表面の誘電体層の表面に半導体層を形成する半導体層形成工程と、を含むことを特徴とするコンデンサ素子の製造方法。
［１０］前項７〜９のいずれか１項に記載の製造方法で得たコンデンサ素子の陽極体及び半導体層に、それぞれ電極端子を電気的に接続し、前記電極端子の一部を残して封止するコンデンサの製造方法。
［１］の発明では、基板の少なくとも片面に並列に配置された複数の梁部材を備えているから、例えば、基板における梁部材の長手方向の両縁部を把持して水平状態に保持すると、基板が撓む等の変形（歪み）を生じ難いものとなる上に、その中でも特に撓みにくい梁部材にソケットが設けられているから、この水平保持状態のコンデンサ素子製造用治具の基板のソケットに接続されている陽極体を処理液中に浸漬した際に各陽極体の高さ位置が精度良く同一となり、これにより陽極体における例えば誘電体層や半導体層の形成高さ位置を精度良く同一高さに制御することができ、高品質のコンデンサ素子を製造することができる。
また、基板に実装されたソケットの差込口が基板の下方向に開口しているから、例えば基板の多くの領域（略全面等）に多数個のコンデンサ陽極体を実装することが可能となり、このように基板１枚で処理できる陽極体の数が多くて生産性に優れる。
［２］及び［３］の発明では、取り扱い易い形状で、基板が撓む等の変形（歪み）をより一層生じ難いものとなり、陽極体における例えば誘電体層や半導体層の形成高さ位置をさらに精度良く同一高さに制御することができる。
［４］の発明では、電源が基板に形成されるので、コンデンサ素子製造システムとして省スペースなものを構成できる。さらに、個々のソケットは、それぞれ個々の電源に電気的に接続されているから、個々のコンデンサ用陽極体に個別に供給する電流を制御することができる。
［５］の発明では、電気回路が定電流回路であるから、得られるコンデンサ素子の偏差を少なくできる利点がある。
［６］の発明では、電気回路は、個々の前記ソケット毎に電圧を制限する回路でもあるから、比較的大きな電流を流しても、陽極体に印加される最大の電圧値が制限され、これにより化成や半導体層形成の処理時間を短縮できる利点がある。
［７］の発明では、コンデンサ素子製造用治具の基板は、水平状態に保持しても板が撓む等の変形（歪み）を生じ難いから、この水平保持状態の基板のソケットに接続されている陽極体を化成処理液中に浸漬した際に各陽極体の高さ位置が精度良く同一となり、これにより陽極体における誘電体層の形成高さ位置を精度良く同一高さに制御することができ、高品質のコンデンサ素子を製造できる。
［８］の発明では、コンデンサ素子製造用治具の基板は、水平状態に保持しても板が撓む等の変形（歪み）を生じ難いから、この水平保持状態の基板のソケットに接続されている陽極体を半導体層形成用溶液中に浸漬した際に各陽極体の高さ位置が精度良く同一となり、これにより陽極体における半導体層の形成高さ位置を精度良く同一高さに制御することができ、高品質のコンデンサ素子を製造できる。
［９］の発明では、コンデンサ素子製造用治具の基板は、水平状態に保持しても板が撓む等の変形（歪み）を生じ難いから、この水平保持状態のコンデンサ素子製造用治具の基板のソケットに接続されている陽極体を処理液（化成処理液、半導体層形成用溶液）中に浸漬した際に各陽極体の高さ位置が精度良く同一となり、これにより陽極体における誘電体層の形成高さ位置を精度良く同一高さに制御できると共に、半導体層の形成高さ位置を精度高く同一高さに制御することができ、高品質のコンデンサ素子を製造できる。
［１０］の発明では、陽極体における例えば誘電体層や半導体層の形成高さ位置を精度高く所定高さに制御した高品質のコンデンサを製造することができる。
本発明に係るコンデンサ素子製造用治具の一実施形態を示す斜視図である。 実装状態の基板を示す上面図である。 実装状態の基板を示す下面図である。 図２におけるＸ−Ｘ線の拡大断面図である。 図２の上面図の電気回路の一部を拡大して示す模式図である。 ソケットが埋設された梁部材を拡大して示す図であって、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＶ−Ｖ線の断面図である。 本発明のコンデンサ素子製造用治具を用いたコンデンサ素子の製造方法を示す概略正面図である。 図７におけるソケットと陽極体の接続態様を示す断面図である。 本発明のコンデンサ素子の製造方法を電気回路的に示す模式図である（コンデンサ素子製造用治具における回路は２回路のみ示した）。 コンデンサ素子製造用治具の基板における電気回路の他の例を示す回路図である。 本発明に係る製造方法で製造されるコンデンサ素子の一実施形態を示す一部断面図である。
本発明に係るコンデンサ素子製造用治具１０の一実施形態を図１〜６に示す。前記コンデンサ素子製造用治具１０は、基板１１と、梁部材８とを備える。前記梁部材８は、複数個の導電性ソケット１を備え、前記基板１１の下面に実装されている。
前記ソケット１は、下面にリード線差込口３７が設けられた導電性のソケット本体部２と、該ソケット本体部２の一部を前記差込口３７を塞がない態様で覆う絶縁部５（梁部材８の一部）と、前記ソケット本体部２と電気的に接続された導電性のリード線部４とを備える（図４、６参照）。
本実施形態では、前記複数個のソケット１として、複数個のソケット１が並列に等間隔に埋設されてなる梁部材８を用いている（図３、６参照）。
前記基板１１に、図２、５に示すように、一対の電気端子１４、１５を有する電気回路３０が形成されている。前記一対の電気端子１４、１５は、電力供給源（以下、「電源」という）３２に電気接続されている（図９参照）。
前記電気回路３０は、電流を制限する回路（例えば、図９、図１０の回路等）を有し、ソケット１及びそれに接続されたリード線５３を介して、各陽極体（導電体）５２ごとに独立して電流を供給する。即ち、前記電気回路３０は、個々の前記ソケット１毎に電流を制限する。
したがって、各陽極体（導電体）５２に流れる最大の電流値は、前記電気回路の電流制限値になる。電流を制限する回路としては、得られるコンデンサの偏差をできるだけ少なくするために、定電流回路（例えば、図９）とすることが好ましい。
また、前記電気回路３０が、さらに、個々のソケット１毎に電圧を制限する回路であるのがより好ましい。即ち、前記電気回路３０が、さらに、各陽極体（導電体）５２に印加される電圧を制限する回路であるのがより好ましい。この場合には、比較的大きな電流を流しても、陽極体５２に印加される最大の電圧値が制限されるので、化成や半導体層形成の処理時間を短縮できる。
前記一対の電気端子１４、１５は、前記回路基板１１の幅方向の一端部に設けられている（図１〜３参照）。一方の電気端子は、電流制限端子１４であり、この端子１４に与える電圧により電流の制限値が設定される。例えば、図９の回路の場合、電流制限端子１４と後述する電圧制限端子１５との電位差により、図１０の回路の場合、電流制限端子１４と陰極板５１との電位差により、それぞれ設定できる。
前記他方の電気端子は、電圧制限端子１５であり、この端子１５に与える電圧により各陽極体（導電体）５２に印加される最大の電圧値が制限される。例えば、図９及び図１０の回路の場合、電圧制限端子１５と陰極板５１との電位差により設定できる。
本実施形態における、前記基板１１に形成された電気回路３０の詳細について説明する。図２〜５、９に示すように、前記基板１１の上面にトランジスタ１９及び抵抗器１８が実装され（取り付けられ）、前記トランジスタ１９のエミッタＥが抵抗器１８の一端に電気接続され、前記抵抗器１８の他端が電流制限端子１４に電気的に接続され、前記トランジスタ１９のベースＢが電圧制限端子１５に電気的に接続され、前記トランジスタ１９のコレクタＣが、ソケット１のリード線部４に電気的に接続されている。前記リード線部４の基端側の一部は、前記基板１１に設けられた貫通孔４９内に配置されている（図４参照）。
前記基板１１の長さ方向に沿って一列（幅方向の一端側の一列）に配置された多数個の貫通孔４９のそれぞれに、前記１個の梁部材８に埋設されたソケット１の各リード線部４が、基板１１の下面側から挿通され、該リード線部４の先端が、前記電気回路３０に電気的に接続されている（図４参照）。前記基板１１の長さ方向に沿って第二列（幅方向の一端側から二列目）に配置された多数個の貫通孔４９のそれぞれに、別の１個の梁部材８に埋設されたソケット１の各リード線部４が、基板１１の下面側から挿通され、該リード線部４の先端が前記電気回路３０に電気的に接続されている（図４参照）。第三列以降の各列の多数個の貫通孔４９についても同様に梁部材８に埋設されたソケット１の各リード線部４が、基板１１の下面側から挿通され、該リード線部４の先端が前記電気回路３０に電気的に接続されている（図４参照）。このように、前記リード線部４が、前記電気回路３０に電気的に接続されることにより、前記ソケット１が前記電気回路３０に電気的に接続されている（図４参照）。こうして前記複数個のソケット１は、前記基板１１の下面に実装されている（図３、４参照）。本実施形態では、前記基板１１の長さ方向と前記梁部材８の長さ方向とが略一致（一致を含む）する態様である（図３参照）。なお、前記リード線部４の先端と前記電気回路３０との電気的接続は、半田２０により行われている（図４、５参照）。
図４に示すように、前記基板１１に実装された複数個のソケット１のリード線差込口３７が該基板１１の下面側で下方向に向けて開口している。前記ソケット１の下面の差込口３７に、リード線５３を有するコンデンサ用陽極体５３の該リード線５３を電気接続する際に、このリード線５３の差し込み方向は、前記基板１１の下面に対し垂直方向である（図７、８参照）。
本発明において、コンデンサ素子製造用治具１０における電気回路３０は、図９に示す構成のものに特に限定されるものではなく、例えば図１０に示すような回路構成であってもよい。図１０において、３１は、ダイオードである。
本発明において、前記基板１１は、１枚の板で構成されていてもよいし、複数枚の板が積層された積層板であってもよい。前記基板１１として積層板を採用する場合において、例えば、隣り合う板同士が接着されることなく単に重ね合わされた状態の積層板であってもよいし、隣り合う板同士が接着された積層板であってもよい。
前記基板１１としては、絶縁性基板が用いられる。前記絶縁性基板の材質としては、特に限定されるものではないが、例えば、フェノール樹脂、ガラスエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の絶縁材料が挙げられる。
本実施形態で用いたソケット１を図６に示す。このソケット１は、導電性のソケット本体部２と、導電性のリード線部４と、を備える。本実施形態では、複数個のソケット１が並列に梁部材８に埋設された構成となっている（図６参照）。
前記ソケット本体部２は、陽極体（導電体）５２等と電気接続する電気接続端子としての役割を担う部材であり、電気的導通を得るために、金属材等の導電性材料で構成される。前記ソケット本体部２を構成する金属としては、特に限定されるものではないが、銅、鉄、銀及びアルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属を主成分（５０質量％以上含有する）とする金属（合金を含む）を用いるのが好ましい。前記ソケット本体部２の表面に、錫メッキ、半田メッキ、ニッケルメッキ、金メッキ、銀メッキ、銅メッキ等の従来公知のメッキが少なくとも一層施されていてもよい。
本実施形態では、前記ソケット本体部２は、円柱部２１と、該円柱部２１の底面の周縁部から下方に向けて外側に拡がるように延ばされた傾斜面部２２とからなり（図６参照）、これら円柱部２１及び傾斜面部２２は、金属材等の導電性材料で構成されている。前記傾斜面部２２により取り囲まれることによってリード線差込口３７が形成されている（図６参照）。前記円柱部２１の内部には、その底面に開口を有した空洞部２３が設けられている。この空洞部２３は、前記リード線差込口３７の空間と連通している。前記空洞部２３の内周面には金属製ばね部材２４が連接されており、該金属製ばね部材２４で取り囲まれてリード線挿通孔３８が形成されている。前記リード線挿通孔３８は、前記リード線差込口３７の空間と連通している。前記リード線挿通孔３８に、陽極体（導電体）５２のリード線５３等が接触状態に挿通配置されることによって、前記ソケット本体部２と前記陽極体（導電体）５２とが電気的に接続される。
前記ソケット本体部２の上面（円柱部２１の上面）の中央からリード線部４が延設されている（図６参照）。前記リード線部４は、金属材等の導電性材料で構成される。即ち、前記リード線部４は、前記ソケット本体部２と一体に形成されていて該ソケット本体部２と電気的に接続されている。前記リード線部４を構成する金属としては、前記ソケット本体部２を構成する金属として例示したものと同様のものが挙げられる。前記リード線部４は、通常は、前記ソケット本体部２を構成する金属と同一の金属で構成される。
前記ソケット本体部２の一部が、前記リード線差込口３７を塞がない態様で、前記樹脂製絶縁部５で被覆されている。本実施形態では、前記ソケット本体部２の周側面の全部が樹脂製絶縁部５で被覆されている（図６参照）。
而して、前記基板１１に設けられた貫通孔４９のそれぞれに、前記ソケット１の各リード線部４が、基板１１の下面側から挿通されて、基板１１の下面に前記梁部材８の上面が接着剤で接着されている。このように、前記梁部材８（複数個のソケット１）の上面が、前記基板１１の下面に当接した態様で該基板１１の下面に固定されることによって、前記ソケット１が前記基板１１の下面に実装されている（図３、４参照）。
前記梁部材８は、各ソケット１間を電気的に絶縁するため、少なくともソケット１の周囲に絶縁部５を備える。梁部材８が絶縁材料からなり、絶縁部を兼ねてもよい。前記梁部材８または前記絶縁部５を構成する材料としては、特に限定されるものではないが、好ましくは、ソケット１を設けるための加工がしやすく、より剛性の高い絶縁材料である。例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等の硬質樹脂等が挙げられる。
次に、上記コンデンサ素子製造用治具１０を用いたコンデンサ素子の製造方法について説明する。図７にコンデンサ素子の製造方法の一例を概略図で示す。図９は、このコンデンサ素子の製造方法を電気回路的に示した模式図である。
まず、中に処理液５９が投入された処理容器５０を準備する。前記処理液５９としては、誘電体層５４形成のための化成処理液、半導体層５５形成のための半導体層形成用溶液等が挙げられる。
一方、図７に示すように、前記固体電解コンデンサ素子製造用治具１０の基板１１の長さ方向の両縁部を、機械搬送装置（図示しない）の把持部４０で把持することによって、基板１１を水平に保持する。
次いで、前記コンデンサ素子製造用治具１０の基板１１の下面に実装された各ソケット１のそれぞれに、リード線５３を有する陽極体（導電体）５２を接続する（図８参照）。前記リード線５３の先端側が、前記ソケット本体部２の空洞部２３内の金属製ばね部材２４と接触状態となるから、ソケット１と陽極体（導電体）５２とが電気的に接続される（図８参照）。これにより、前記陽極体５２が、基板１１の電気回路３０に電気的に接続される（図７、９参照）。前記リード線５３のソケット１への差し込み方向は基板１１に対し垂直方向である（図７、８参照）。
次いで、前記陽極体（導電体）５２がセットされたコンデンサ素子製造用治具１０を、前記処理容器５０の上方位置で水平に配置せしめ、該製造用治具１０の水平状態（基板１１の下面が水平な状態）を保持しつつ、前記陽極体（導電体）５２の少なくとも一部（通常は全部）が前記処理液５９に浸漬される状態まで治具１０を下降せしめてその高さ位置で治具１０を固定する（図７参照）。
そして、前記陽極体（導電体）５２の浸漬状態において、前記陽極体５２を陽極にし、前記処理液５９中に配置した陰極板５１を陰極にして通電する（図７、９参照）。第１番目の処理液５９として化成処理液を用いると、前記通電により導電体５２の表面に誘電体層５４（図１１参照）を形成することができる（誘電体層形成工程）。
次いで、必要に応じて前記誘電体層５４を表面に備えた陽極体５２を水洗、乾燥させた後、前記とは別の処理容器５０内に新たに半導体層形成用溶液５９を投入して、前記同様に前記陽極体５２の少なくとも一部（通常は全部）が前記半導体層形成用溶液５９に浸漬される状態まで治具１０を水平状態（基板１１の下面が水平な状態）を保持しつつ下降せしめてその高さ位置で治具１０を固定し、前記陽極体５２を陽極にし、前記半導体層形成用溶液５９中に配置した陰極板５１を陰極にして通電すると、即ち第２番目の処理液５９として半導体層形成用溶液を用いて通電すると、陽極体５２表面の誘電体層５４の表面に半導体層５５を形成することができ（半導体層形成工程）、こうして陽極体５２の表面に誘電体層５４が積層され、該誘電体層５４の表面にさらに半導体層５５が積層されてなるコンデンサ素子５６（図１１参照）を製造することができる。
そして、本発明に係るコンデンサ素子の製造方法においては、例えば、前記誘電体層形成工程と前記半導体層形成工程の間に、及び／又は半導体層形成工程の後に、陽極体５２に対し熱処理を行ってもよい。
前記梁部材８の大きさは、特に制限はないが、処理液５９に浸漬する際のコンデンサ素子の配置に合わせた大きさ、などにすればよい。梁部材８の幅Ｗは、好ましくは１．６ｍｍ〜５．１ｍｍ、より好ましくは２ｍｍ〜３ｍｍである。梁部材８の高さＨは、好ましくは２ｍｍ〜１０ｍｍ、より好ましくは３ｍｍ〜５ｍｍである。梁部材８の長さＬは、少なくとも必要なソケット１の数を収納できる長さより長く、基板１１からはみ出さない範囲が好ましく、この範囲内ではより長い方がより好ましい。このような寸法の範囲内であれば、機械搬送がしやすく、より剛性の高い治具１０が得られやすい。
前記陽極体５２としては、特に限定されるものではないが、例えば、弁作用金属及び弁作用金属の導電性酸化物からなる群より選ばれる陽極体の少なくとも１種を例示できる。これらの具体例としては、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ジルコニウム、一酸化ニオブ、一酸化ジルコニウム等が挙げられる。
前記陽極体５２の形状としては、特に限定されず、例えば、箔状、板状、棒状、直方体状等が挙げられる。
前記化成処理液５９としては、特に限定されるものではないが、例えば有機酸またはその塩（例えば、アジピン酸、酢酸、アジピン酸アンモニウム、安息香酸等）、無機酸またはその塩（例えば、燐酸、珪酸、燐酸アンモニウム、珪酸アンモニウム、硫酸、硫酸アンモニウム等）等の従来公知の電解質が溶解又は懸濁した液などが挙げられる。このような化成処理液を用いて前記通電を行うことによって陽極体５２の表面に、Ｔａ2Ｏ5、Ａｌ2Ｏ3、Ｚｒ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5等の絶縁性金属酸化物を含む誘電体層５４を形成することができる。
なお、このような化成処理液を用いた誘電体層形成工程を省略して、既に表面に誘電体層５４が設けられた陽極体５２を前記半導体層形成工程に供してもよい。このような表面の誘電体層５４としては、絶縁性酸化物から選ばれる少なくとも１つを主成分とする誘電体層、セラミックコンデンサやフィルムコンデンサの分野で従来公知の誘電体層が挙げられる。
前記半導体層形成用溶液５９としては、通電により半導体が形成され得る溶液であれば特に限定されず、例えば、アニリン、チオフェン、ピロール、メチルピロール、これらの置換誘導体（例えば、３，４−エチレンジオキシチオフェン等）等を含有する溶液などが挙げられる。前記半導体層形成用溶液５９にさらにドーパントを添加してもよい。前記ドーパントとしては、特に限定されるものではないが、例えば、アリールスルホン酸またはその塩、アルキルスルホン酸またはその塩、各種高分子スルホン酸またはその塩等の公知のドーパント等が挙げられる。このような半導体層形成用溶液５９を用いて前記通電を行うことによって前記陽極体５２表面の誘電体層５４の表面に、例えば導電性高分子（例えばポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリメチルピロール等）からなる半導体層５５を形成することができる。
本発明では、上記製造方法で得られたコンデンサ素子５６の半導体層５５の上に、コンデンサの外部引き出し用の電極端子（例えば、リードフレーム）との電気的接触を良くするために、電極層を設けてもよい。
前記電極層は、例えば導電ペーストの固化、メッキ、金属蒸着、耐熱性の導電樹脂フィルムの形成等により形成することができる。導電ペーストとしては、銀ペースト、銅ペースト、アルミニウムペースト、カーボンペースト、ニッケルペースト等が好ましい。
このようにして得たコンデンサ素子５６の陽極体５２及び半導体層５５に、それぞれ電極端子を電気的に接続し（例えば、リード線５３を一方の電極端子に溶接し、電極層（半導体層）５５を銀ペーストなどで他方の電極端子に接着する）、前記電極端子の一部を残して封止することによりコンデンサが得られる。
封止方法は、特に限定されないが、例えば、樹脂モールド外装、樹脂ケース外装、金属製ケース外装、樹脂のディッピングによる外装、ラミネートフィルムによる外装などがある。これらの中でも、小型化と低コスト化が簡単に行えることから、樹脂モールド外装が好ましい。
次に、本発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれら実施例のものに特に限定されるものではない。
＜実施例１＞
［陽極体（導電体）５２の作製］
長さ０．８０ｍｍ×幅０．５３ｍｍ×厚さ０．４３ｍｍの直方体形状のタンタル焼結体（陽極体）５２の０．５３ｍｍ×０．４３ｍｍの面（上面）に、長さ１０．４±０．３ｍｍ、直径０．１５ｍｍのタンタル線（リード線）５３が植立されたものを６４０個準備した。更に、外径０．４０ｍｍ、内径０．１０ｍｍ、厚さ０．１０ｍｍのポリテトラフルオロエチレン製の環状のワッシャーをリード線５３の根元まで装着した（外装した）。
［本発明の固体電解コンデンサ素子製造用治具１０の作製］
（電子部品が実装された基板）
長さ１８０ｍｍ×幅９６ｍｍ×厚さ１．６ｍｍのガラスエポキシ基板を準備した。このガラスエポキシ基板には、該基板の長さ方向に沿って６４個の貫通孔４９が２．５４ｍｍピッチで形成され、これら一列に延びた６４個の貫通孔４９の群が、基板１１の幅方向に沿って８ｍｍピッチで合計で１０列形成されている（なお、図面では、作図上の理由により９列のみ記載している）。即ち、前記ガラスエポキシ基板１１には、合計で６４０個の貫通孔４９が形成されている。
前記基板１１に、前項で詳述した図２、５に示す、陽極体へ電流を供給するための電源となる電気回路３０等が形成されている。前記基板１１の上面の長さ方向に延びる一対の縁部のうちの一方の縁部の該長さ方向の中間部に電流制限端子１４及び電圧制限端子１５が設けられている（図１、２参照）。
また、前項で詳述した図２〜５、９に示す構成で各種電子部品（トランジスタ１９及び抵抗器１８）を前記基板１１に実装した。各トランジスタ１９のコレクタＣを電源としての出力とする。前記抵抗器１８として、１ＫΩ（誤差±０．５％以内）を使用し、前記トランジスタ１９として、東芝製の「トランジスタ２ＳＡ２１５４」を使用した。
ポリフェニレンサルファイド樹脂製の梁部材８（長さＬが１６５．１ｍｍ、幅Ｗが２．５４ｍｍ、高さＨが４．５ｍｍ）を用意した。この梁部材８には、６４個のソケット１が２．５４ｍｍピッチで並列に埋設され、梁部材８の上面よりソケット１の各リード線部４が引き出されている（図６参照）。
前記基板１１に設けられた６４０個の貫通孔４９のそれぞれに、前記梁部材８の各リード線部４が、基板１１の下面側から挿通され、基板１１の下面に前記梁部材８の上面が接着されている。また、前記リード線部４が前記電源の出力に電気的に接続されている（図４、５参照）。しかして、１０個の前記梁部材８が、前記基板１１の下面に並列に実装されている（図３、４、７、８参照）。
このようにして、基板１１と、該基板１１に実装された電子部品と、前記基板１１の下面に実装された複数個のソケット１とを備えた固体電解コンデンサ素子製造用治具１０を得た（図１〜６参照）。
［コンデンサ素子の製造］
図７に示すように、前記固体電解コンデンサ素子製造用治具１０の梁部材８の長手方向の両縁部（図７の基板１１の長さ方向の両縁部）を、機械搬送装置（図示しない）の把持部４０で把持することによって、基板１１を水平に保持する。
次いで、前記コンデンサ素子製造用治具１０の基板１１の下面に実装された複数個のソケット１のそれぞれに、リード線５３を有する陽極体（導電体）５２を接続する。前記リード線５３のソケット１への差し込み方向は基板１１に対し垂直方向である（図７、８参照）。
次いで、前記陽極体（導電体）５２がセットされたコンデンサ素子製造用治具１０を、中に２質量％燐酸水溶液（処理液）５９が入った金属（ステンレス）製の処理容器５０の上方位置で水平状態に配置せしめた。前記金属製処理容器５０は、陰極板５１の役割も兼ねる。
前記機械搬送装置を操作して、前記陽極体５２の全部及びリード線５３の下端５ｍｍ分が前記処理液５９に浸漬されるように前記治具１０を水平状態を保持しつつ下降せしめてその高さ位置で固定した（図７参照）。この浸漬状態で、電圧制限値（化成電圧）が８．３Ｖとなるように電圧制限端子１５と陰極板（金属製処理容器５０を含む）５１との間に電圧を印加し、各陽極体ごとの電流制限値が２．１ｍＡとなるように電流制限端子１４と電圧制限端子１５との間に電圧を印加して、通電した。前記化成処理液５９の温度を６５℃に維持した状態で８時間陽極酸化を行うことによって、前記導電性焼結体５２の細孔及び外表面並びにリード線の一部（５ｍｍ分）の表面に誘電体層５４を形成した。なお、前記陽極酸化中、４時間経過後から８時間経過までの後半の４時間は、電流制限値を１時間当たり０．５ｍＡの割合で連続的に減少させた（誘電体層形成工程）。
前記誘電体層５４を表面に備えた陽極体５２を水洗、乾燥させた後、２０質量％のエチレンジオキシチオフェンエタノール溶液に浸漬する一方、前記処理容器５０とは別の処理容器５０内に半導体層形成用溶液５９（水７０質量部及びエチレングリコール３０質量部からなる混合溶媒に、エチレンジオキシチオフェンを０．４質量％及びアントラキノンスルホン酸を０．６質量％含有せしめた溶液）を投入した後、前記誘電体層５４を表面に備えた陽極体５２の全部及びリード線５３の下端５ｍｍ分が前記半導体層形成用溶液５９に浸漬されるように前記治具１０を水平状態を保持しつつ下降せしめてその高さ位置で固定した。この浸漬状態で、２０℃で１つの陽極体あたり５μＡの定電流で５０分間電解重合を行った。この後、前記誘電体層５４を表面に備えた陽極体５２を溶液５９から引き上げ、水洗、アルコール洗浄、乾燥を行った。このような電解重合（１つの陽極体あたり５μＡの定電流で５０分間電解重合）、水洗、アルコール洗浄、乾燥からなる操作を、さらに６回行うことによって、表面に誘電体層５４が形成された陽極体５２の該誘電体層５４の表面に、導電性高分子からなる半導体層５５を形成した（半導体層形成工程）。
次いで、再化成を行うことによって前記誘電体層５４の修復をした。この再化成は、前記陽極酸化時と同じ溶液を用いて、制限電圧６．３Ｖ、各陽極体ごとの制限電流０．１ｍＡで１５分間行った（再化成処理工程）。
次に、陽極体上の半導体層５５の表面にカーボンペースト（アチソン社製「エレクトロダッグＰＲ−４０６」）を塗布した後、陽極体５２がソケット１に接続された状態の基板１１を１５０℃の雰囲気に３時間放置することによって乾燥を行った（カーボン層形成工程）。
次に、誘電体層５４と半導体層５５とカーボン層とが積層されてなる陽極体５２を水洗、乾燥した後、カーボン層の表面に銀ペーストを塗布し、次いで陽極体５２がソケット１に接続された状態の基板１１を１５０℃の雰囲気に４時間放置することによって乾燥を行った（銀ペースト積層工程）。こうしてコンデンサ素子５６を得た。
上記一連の工程を経て６４０個のコンデンサ素子５６を作製できるが、これを更に３回実施する（即ち全部で４回行う）ことによって、合計２５６０個のコンデンサ素子５６を作製した。
これら２５６０個のコンデンサ素子について、リード線５３の根元（基端）のポリテトラフルオロエチレン製ワッシャー（厚さ０．１０ｍｍ）の上の位置に半導体層がはみ出して形成されているものがないか目視で調べたところ、半導体層がはみ出していたものは０個であった。
＜比較例１＞
梁部材を用いず、また、ソケット１を梁部材に埋設せずに６４０個をそれぞれ個別に基板１１に直接実装した以外は、実施例１と同様にしてコンデンサ素子製造用治具を得た。即ち、基板１１の貫通孔４９（前記ソケット１の円柱部２１が入る穴径になっている）内に、ソケット１の上面が基板上面と面一になるようにソケット１を挿通して、ソケットを個別に（独立した状態で）基板１１の下面方向にリード線差込口を向けた状態で充填材で固定した。また、各ソケット１は、実施例１と同様に基板１１に構成された電源の出力にそれぞれ電気的に接続されている。
次いで、前記基板の下面に実装された複数個のソケット１のそれぞれに、実施例１と同様にしてリード線５３を有する陽極体（導電体）５２を接続した。
そして、これ以降の工程（誘電体層形成工程等）を実施例１と同様に行ってコンデンサ素子５６を作製した。
上記一連の工程を経て６４０個のコンデンサ素子５６を作製できるが、これを更に３回実施する（即ち全部で４回行う）ことによって、合計２５６０個のコンデンサ素子５６を作製した。
リード線５３の根元（基端）のポリテトラフルオロエチレン製ワッシャー（厚さ０．１０ｍｍ）の上の位置に半導体層がはみ出して形成されていた素子の数は、１３５２個であった。この比較例１では、３回目の実施から、水平保持されているガラスエポキシ基板に歪み変形が比較的顕著に発生し、３回目の実施以降において、ワッシャーの上の位置に半導体層がはみ出して形成された素子の数が顕著に多くなった。
本願は、２０１１年１２月２８日付で出願された日本国特許出願の特願２０１１−２８８０７０号の優先権主張を伴うものであり、その開示内容は、そのまま本願の一部を構成するものである。
ここに用いられた用語及び表現は、説明のために用いられたものであって限定的に解釈するために用いられたものではなく、ここに示され且つ述べられた特徴事項の如何なる均等物をも排除するものではなく、この発明のクレームされた範囲内における各種変形をも許容するものであると認識されなければならない。
本発明は、多くの異なった形態で具現化され得るものであるが、この開示は本発明の原理の実施例を提供するものと見なされるべきであって、それら実施例は、本発明をここに記載しかつ／または図示した好ましい実施形態に限定することを意図するものではないという了解のもとで、多くの図示実施形態がここに記載されている。
本発明の図示実施形態を幾つかここに記載したが、本発明は、ここに記載した各種の好ましい実施形態に限定されるものではなく、この開示に基づいていわゆる当業者によって認識され得る、均等な要素、修正、削除、組み合わせ（例えば、各種実施形態に跨る特徴の組み合わせ）、改良及び／又は変更を有するありとあらゆる実施形態をも包含するものである。クレームの限定事項はそのクレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきであり、本明細書あるいは本願のプロセキューション中に記載された実施例に限定されるべきではなく、そのような実施例は非排他的であると解釈されるべきである。例えば、この開示において、「preferably」という用語は非排他的なものであって、「好ましいがこれに限定されるものではない」ということを意味するものである。この開示および本願のプロセキューション中において、ミーンズ・プラス・ファンクションあるいはステップ・プラス・ファンクションの限定事項は、特定クレームの限定事項に関し、ａ）「means for」あるいは「step for」と明確に記載されており、かつｂ）それに対応する機能が明確に記載されており、かつｃ）その構成を裏付ける構成、材料あるいは行為が言及されていない、という条件の全てがその限定事項に存在する場合にのみ適用される。この開示および本願のプロセキューション中において、「present invention」または「invention」という用語は、この開示範囲内における１または複数の側面に言及するものとして使用されている場合がある。このpresent inventionまたはinventionという用語は、臨界を識別するものとして不適切に解釈されるべきではなく、全ての側面すなわち全ての実施形態に亘って適用するものとして不適切に解釈されるべきではなく（すなわち、本発明は多数の側面および実施形態を有していると理解されなければならない）、本願ないしはクレームの範囲を限定するように不適切に解釈されるべきではない。この開示および本願のプロセキューション中において、「embodiment」という用語は、任意の側面、特徴、プロセスあるいはステップ、それらの任意の組み合わせ、及び／又はそれらの任意の部分等を記載する場合にも用いられる。幾つかの実施例においては、各種実施形態は重複する特徴を含む場合がある。この開示および本願のプロセキューション中において、「e.g.,」、「NB」という略字を用いることがあり、それぞれ「たとえば」、「注意せよ」を意味するものである。
本発明に係るコンデンサ素子製造用治具は、電解コンデンサ素子製造用治具として好適に用いられるが、特にこのような用途に限定されるものではない。また、本発明の製造方法により得られたコンデンサは、例えば、パソコン、カメラ、ゲーム機、ＡＶ機器、携帯電話等のデジタル機器や、各種電源等の電子機器に利用可能である。
１…ソケット
２…ソケット本体部
４…リード線部
５…絶縁部
８…梁部材
１０…コンデンサ素子製造用治具
１１…基板
１４…電流制限端子
１５…電圧制限端子
１８…抵抗器
１９…トランジスタ
３０…電気回路
３２…電源
３７…リード線差込口
４９…貫通孔
５１…陰極板
５２…陽極体（導電体）
５３…リード線
５４…誘電体層
５５…半導体層
５６…コンデンサ素子
５９…処理液（化成処理液、半導体層形成用溶液）

Claims (10)

  1. 基板と、
    上面が、前記基板の下面に当接した態様で該基板の下面に並列に固定された複数の梁部材と、
    前記梁部材に設けられた複数個の導電性のソケットと、を備え、
    前記複数個のソケットは、コンデンサ用陽極体に電流を供給する電源に電気的に接続可能であり、
    前記ソケットは、リード線を有するコンデンサ用陽極体のリード線を電気接続する際の該リード線の差込口を有し、前記差込口が前記基板の下方向に開かれていることを特徴とするコンデンサ素子製造用治具。
  2. 前記梁部材は、幅１．６ｍｍ〜５．１ｍｍ、高さ２ｍｍ〜１０ｍｍである請求項１に記載のコンデンサ素子製造用治具。
  3. 前記梁部材は、硬質樹脂を含有してなる請求項１または２に記載のコンデンサ素子製造用治具。
  4. 前記電源は、前記基板の少なくとも片面に形成された電気回路からなり、
    個々の前記ソケットは、それぞれ個々の前記電源に電気的に接続され、前記電源に接続されていることを除き相互に電気的に絶縁されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンデンサ素子製造用治具。
  5. 前記電気回路が定電流回路である請求項４に記載のコンデンサ素子製造用治具。
  6. 前記電気回路は、個々の前記ソケット毎に電圧を制限する回路でもある請求項４または５に記載のコンデンサ素子製造用治具。
  7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のコンデンサ素子製造用治具のソケットにコンデンサ用陽極体が接続されると共に、
    前記治具の基板が、前記梁部材の長手方向の両縁部において把持されて、水平に保持された状態にあり、かつ、
    前記陽極体が化成処理液中に浸漬された状態で、
    前記陽極体を陽極にして通電することによって、前記陽極体の表面に誘電体層を形成する誘電体層形成工程を含むことを特徴とするコンデンサ素子の製造方法。
  8. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のコンデンサ素子製造用治具のソケットに、表面に誘電体層が設けられた陽極体が接続されると共に、
    前記治具の基板が、前記梁部材の長手方向の両縁部において把持されて、水平に保持された状態にあり、かつ、
    前記陽極体が半導体層形成用溶液中に浸漬された状態で、
    前記陽極体を陽極にして通電することによって、前記陽極体表面の誘電体層の表面に半導体層を形成する半導体層形成工程を含むことを特徴とするコンデンサ素子の製造方法。
  9. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のコンデンサ素子製造用治具のソケットにコンデンサ用陽極体を接続されると共に、
    前記治具の基板が、前記梁部材の長手方向の両縁部において把持されて、水平に保持された状態にあり、かつ、
    前記陽極体が化成処理液中に浸漬された状態で、
    前記陽極体を陽極にして通電することによって、前記陽極体の表面に誘電体層を形成する誘電体層形成工程と、
    前記誘電体層形成工程の後に、陽極体がソケットに接続された状態の前記基板が水平に保持された状態にあり、かつ、
    前記陽極体が半導体層形成用溶液中に浸漬された状態で、
    前記陽極体を陽極にして通電することによって、前記陽極体表面の誘電体層の表面に半導体層を形成する半導体層形成工程と、を含むことを特徴とするコンデンサ素子の製造方法。
  10. 請求項７〜９のいずれか１項に記載の製造方法で得たコンデンサ素子の陽極体及び半導体層に、それぞれ電極端子を電気的に接続し、前記電極端子の一部を残して封止するコンデンサの製造方法。


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