专利名称：固体电解电容器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及使用由具有阀作用的金属材料构成的多孔质烧结体的固体电解电容器。另外，本发明还涉及这样的固体电解电容器的制造方法。
背景技术：
目前，为了除去由CPU等器件产生的噪声或者使电子设备的电源系统稳定化，广泛使用包含由具有阀作用的金属材料(以下简称为「阀作用金属」)构成的多孔质烧结体的固体电解电容器。
作为这种固体电解电容器的制造方法的一例，图12及13所示的方法被提出(参照特开平10-106898号公报)。如图12所示，在该制造方法中使用的装置具有包含固定块体101、可动块体102以及推压块体103的模具B1。在该制造方法中，向固体块体101及可动块体102所规定的空间充填阀作用金属粉末104。接着，如图13所示，通过使突出地设置金属丝(wire)105的推压块体103下降，向下方对粉末104加压，形成多孔质体106。其后，通过加热烧成该多孔质体，得到多孔质烧结体，用该多孔质烧结体制造固体电解电容器。
采用上述方法，在粉末104加压成形中，沿金属丝105的轴方向压缩粉末104。这样，粉末104对金属丝105的压接不充分，存在金属丝105和多孔质体106不恰当地结合的可能性。
作为固体电容器制造方法的另一例，图14所示方法被提出(参照特开平10-106897号公报)。该制造方法中使用的装置具有包含固定块体201、可动块体202以及一对推压块体203的模具B2。在该制造方法中，在由固定块体201和两个推压块体203规定的空间中充填阀作用金属的粉末，接着，通过使突出地设置金属丝205的可动块体202复盖上述空间。然后，通过两个推压块体203将上述粉末在水平方向上加压，形成多孔质体。采用这种方法，在与金属丝205的轴方向相交的方向上进行上述粉末压缩。这样，可以将上述粉末与金属丝205充分地压接。
近年，随着对CPU的高时钟(clock)化或电子设备的高速化以及数字化的追求，对电容器提出了各种各样的要求。例如，要求提高在宽频带的噪声除去特性。或者具有与高频对应的高响应性，而且要求进行大容量供电。电容器的大电容量化、低电阻化及低阻抗化对达到这样的要求是有效的。为此，如果是包含多孔质烧结体的固体电解电容器，优选达到该多孔质烧结体的大型化、高密度化以及扁平化。
然而，图14所示的现有制造方法中，在形成大型、高密度且扁平的多孔质体时，存在下述缺点。
为了使多孔质体达到大型且高密度，必需加大对阀金属粉末的压缩力，同时，延长推压块体203的移动距离。为此，对于每个推压块体203，都必需准备大输出的驱动源(总共两个驱动源)。这些驱动源隔着模具B2设置在水平方向上相互离开的位置。但是这样的结构会导致制造装置全体的设置空间变大。此外，准备两个大输出的驱动源，从节省成本的方面而言是不理想的。
发明内容
本发明是在考虑上述事项之下产生的，因此本发明的课题就是提供如下技术，即，利用小型装置，以较低成本形成大型、高密度且扁平的多孔质体。
本发明的第一方面提供的固体电解电容器包括以下工序向相互对置的状态下可水平方向移动的一对推压块体之间形成的空间，填充阀作用金属组成的粉末的工序；通过相互接近上述一对推压块体，加压上述粉末，形成扁平的多孔质体的工序。上述粉末的加压通过将与上述一对推压块体接合的升降块体向上述一对推压块体下降而进行。
优选是上述方法还包括先于上述粉末的加压，使由阀作用金属组成的至少一根金属丝从上述空间的上方进入上述空间的金属丝配置工序；在上述粉末加压之后，将上述金属丝在离开上述多孔质体的位置切断的金属丝切断工序。
优选是，在上述金属丝设置工序中，至少两根金属丝进入上述空间，同时，在上述金属丝切断工序中，对这些金属丝进行切断，使这些金属丝从上述多孔质体突出的长度相互不同。
根据本发明的第二方面，提供用于形成由金属粉末组成的扁平多孔质体的装置。该装置包括相互对置的状态下可水平方向移动的一对推压块体；支持上述一对推压块体的固定块体；设于上述一对推压块体的上方、可与这些推压块体接合的升降块体。上述升降块体构成为通过与上述一对推压块体边接合边下降地使上述一对推压块体相互接近。
优选是，分别在上述一对推压块体上，形成与上述升降块体接合的倾斜面，在上述升降块体上形成相对于上述各推压块体的上述倾斜面可滑动地接合的倾斜面。
优选是，在上述升降块体上，形成要使金属丝贯通的、在上下方向上延伸的贯通孔，上述金属丝通过上述贯通孔，能够进入形成于上述一对推压块体间的空间内。
根据本发明的第三方面，提供固体电解电容器的中间品。该中间品包括由阀作用金属组成的多孔质体；从上述多孔质体上突出的第一阳极；从上述多孔质体上突出的第二阳极。上述第一阳极和上述第二阳极具有相互不同的长度。
本发明的其它特征和优点可从以下适当的实施例的说明中得到了解。
图1表示用于根据本发明的制造方法的模具立体图。
图2是沿图1的II-II线的截面图。
图3是沿图1的III-III线的截面图。
图4是示出在上述模具形成的空间内充填了金属粉末状态的截面图。
图5是示出在充填了上述金属粉末上载置密封块体状态的立体图。
图6是沿图5的VI-VI线的截面图。
图7是示出在充填了上述金属粉末上部分埋设金属丝的工序的截面图。
图8是示出压缩上述金属粉末形成多孔质体的工序的截面图。
图9是示出使上述模具的升降模块退避的工序的截面图。
图10是切断部分埋设在上述多孔质体内的金属丝的工序的截面图。
图11是示出通过上述制造法得到的中间品的立体图。
图12是示出充填由现有的模具规定的空间的金属粉末状态的截面图。
图13是示出压缩图12所示的金属粉末的情况的截面图。
图14是说明现有的另一个制造方法的截面图。
具体实施例方式
以下，对本发明的合适的实施例，参照附图，具体地加以说明。
图1～图10示出根据本发明的固体电解电容器的制造方法。这些图正确地表示了用于固体电解电容器的多孔质中间体(参照图11)的制造方法。
使用本发明的制造方法的模具1，如图1所示，包含固定块体10、一对推压块体11、和升降块体12。各推压块体11可移动地嵌入在固定块体10上形成的沟部10c。固定块体10具有一对向内侧面10a和向上水平面10b(参照图3)，各推压块体11具有向内侧面11a(参照图2)。通过这些侧面10a、水平面10b以及侧面11a规定了空间15。
升降块体12设置在空间15的上方。升降块体12通过例如其上设置的油压汽缸等的驱动源(图示省略)作到升降自如。在升降块体12上形成向上下方向延伸的3个贯通孔12h，金属丝40插入各贯通孔。金属丝40例如由使用了铌和钽等的、具有阀作用的金属材料(“阀作用金属”)构成。从以下说明可以理解，金属丝40是作为形成最终所得到的固体电解电容器的材料而使用的。在升降块体12的上方设置用于送出各金属丝40的金属丝送出装置(图示省略)。该金属丝送出装置构成为使金属丝40经贯通孔12h只送出所希望的长度之后，保持该金属丝。
如图2所示，各推压块体11具有倾斜面11c。倾斜面11c做成越向下方越远离空间15的结构。在图所示的例子中，倾斜角α(对垂直方向的倾斜角)是45度，但并不限于此。另一方面，在升降块体12上形成倾斜的一对倾斜面12c，使得越向下方，相互之间的水平距离越大。各倾斜面12c也对垂直方向有45度的倾斜角。如果升降块体12通过未图示的驱动源下降，则升降块体12的倾斜面12c压接推压块体11的倾斜面11c，这些倾斜面原样保持接触的状态，相对滑动(滑动方向对垂直方向只倾斜45度)。由此，两个推压块体11相互接近地沿水平方向移动(各块体11靠近空间15的中心地移动)。根据这样的结构，可以通过单一驱动源驱动两个推压块体11双方。另外，由于该驱动源可以设置在升降块体12的上方，所以就可节省用于驱动源装置的空间。
进一步根据上述结构，将上述驱动源的驱动力变换成在水平方向的压缩力的装置(驱动力变换装置)是简单的装置就可以。具体来说，压缩力变换的装置是通过在各推压块体11和升降块体12上仅形成倾斜面11c和12c就能实现。驱动力变换装置的结构简单的话，提高推压块体11和升降块体12的刚性(例如部分增加块体的厚度)就较为容易。通过提高刚性，可以对金属粉末30作用更高的压缩力，结果，就可以形成更为高密度的多孔质体。
在本发明中，在各推压块体11的倾斜面11c上沿上述滑动方向形成长状延伸的凸部，在升降块体12的倾斜面12c上也可以形成可移动地容纳该凸部的凹部(该凹部也沿上述滑动方向长状延伸)。采用这样的构成，上述凸部及凹部的组合就可以作为规定滑动方向的导向装置起作用。由此，可以使倾斜面11c及倾斜面12c沿适当的方向滑动。当然，通过在升降块体12的倾斜面12c上形成上述凸部，在各推压块体11的倾斜面11c上形成上述凹部也可以得到与其相同的效果。
在制造图11所示的中间体时，首先，如图4所示，通过使两个推压块体11对固定块体10固定，形成空间15，在空间15充填阀作用金属粉末30。作为阀作用金属可以使用例如用铌和钽的金属材料。在将粉末30填充在空间15的工序中，粉末30的上部往往从空间15隆起，这种剩余部分优选例如利用滑动(skige)消除。这样，就可以将规定量的粉末30均匀地填充在空间15中。
接着，如图5及图6所示，利用密封块体13从上方复盖空间15。在密封块体13上形成3个孔部13h。密封块体13例如用螺栓(bolt)(图示省略)固定在固定块体10上。
接着，如图7所示，使升降块体12下降。这时，通过上述送出装置，与升降块体12的下降，同步送出3根金属丝40。由此，各金属丝40下降，从升降块体12的贯通孔12h向下方延伸仅规定距离。各金属丝40在贯通对应的一孔部13h之后，进入空间15内充填的粉末30内。
如图8所示，使升降块体12进一步下降，通过两个推压块体11对粉末30加压成形，而且使升降块体12在规定位置上停止。在图示例中，升降块体12在与密封块体13上面接触的时间点停止。这样一来，由金属粉末30就形成了扁平的多孔质体31。
在上述工序中，对于粉末30的压缩在多孔质体31的厚度方向(水平方向)上进行。多孔质体31为扁平，其厚度比较小(例如为1mm或以下)。因此，对粉末30的压缩距离变短。在本实施例中，对于多孔质体31的厚度Tp，压缩距离例如设定为1×Tp或者2×Tp。考虑后者的情况，厚度Tp为1mm的话，压缩距离就为2mm。这意味着形成空间15的两个推压块体11，在充填粉末30时(参照图4)，在水平方向上相互仅仅离开3mm(＝1mm+2mm)。压缩距离短的话，由粉末30形成的多孔质体31的密度就会实质上均匀。由此，在加热烧成时，就可以抑制多孔质体31出现弓起或破损。
另外，在上述压缩工序中，各推压块体11的侧面11a对于粉末30仅在水平方向作用按押力。这样会使侧面11a和粉末30在上下方向上不进行相对运动。也就是说，侧面11a和粉末30相互之间不摩擦。这样可以抑制在多孔质体31的两个主面(与推压块体的侧面11a接触的面)上的细微的孔破裂。因此，在后来的工序中，可以从这些主面对多孔质体31适当浸渍形成介电体层和电解质层的水溶液。
多孔质体31形成后，如图9所示，使升降块体12向上方退避。该工序是在通过上述送出装置(图示省略)保持着金属丝40的状态下进行的。这样，在使升降块体12退避的过程中，可以防止金属丝40和多孔质体31的结合变弱，金属丝40从多孔质体31拔出。
接着，如图10所示，使各金属丝40在规定位置切断。在图示的例中，将在3根金属丝40中位于中央的金属丝40，在比其它两根金属丝40更离开多孔质体31的位置切断。由此，中央阳极41a就比其它两个阳极41b长。
其后，使升降块体12进一步向上方移动。接着，去除密封块体13，使两个推压块体11沿相互分离的方向退避，从装置取出多孔质体31。这样就得到图11所示的中间体。之后，经过用来将多孔质体31作成烧结体的加热工序、用来在该烧结体内形成介电体层和电解质层的化学转化处理工序，就制造出所希望的固体电解电容器。
在将上述中间体从制造装置取出、形成介电体层和电解质层时，最好通过承载阳极41a而避免直接把持多孔质体31。这样，就不会使形成于多孔质体31表面的多个细微孔挤压，还有，不会使多孔质体31破损。其它的阳极41b由于相对较短形成，所以金属丝40的使用量得到抑制，对降低成本有利。
在图11所述的中间品中，虽然在多孔质体31的内部，部分埋设了阳极41a和41b，但本发明并不限于这样的结构。例如，可以在多孔质体31形成之后，在多孔质体31(或者其烧结体)的表面熔接或接合规定长度的金属丝。
对于图11所示的利用中间品制造的固体电解电容器，可以设计成电路电流从阳极41a向其它两个阳极41b流动。这样，就可以除去宽频带中的噪音。进一步，通过电路电流分散到两条阳极41b流动，可以实现低电阻化及低阻抗化。因此，可以防止该电容器的出火，还可以以高响应性供给大容量的电力。
通过本发明的制造方法制造的固体电解电容器不仅用于对CPU等的器件除去噪声，而且也可以用于使DC-DC变换器的输出平滑化或除去旁通(by-pass)电路的脉动(ripple)等。
在上述实施例中，虽然采用了利用金属丝的送出装置，使金属丝40延伸到空间15内的结构，但本发明并不限于此。例如，可以预先准备以规定长度切断的金属丝，将该金属丝的上端部固定在形成于升降块体12的保持孔中。在这种情况下，从保持孔突出到下方的金属丝的一部分，随着升降块体12的下降，就进入到空间15中。
关于本发明，如上进行了说明，但可以将其改变成其它各种各样的形态是明显的。这种改变不脱离本发明的思想及范围，本领域技术人员自明的所有变更应当包含在以下的权利范围内。
权利要求
1.一种固体电解电容器的制造方法，其特征在于，包含向相互对置的状态下可水平方向移动的一对推压块体之间形成的空间，填充阀作用金属组成的粉末的工序；和通过相互接近所述一对推压块体，加压所述粉末，形成扁平的多孔质体的工序，所述粉末的加压通过使与所述一对推压块体接合的升降块体向所述一对推压块体下降而进行。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，还包含先于所述粉末的加压，使由阀作用金属组成的至少一根金属丝从所述空间的上方进入所述空间的金属丝配置工序；和在所述粉末加压之后，将所述金属丝在离开所述多孔质体的位置切断的金属丝切断工序。
3.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，在所述金属丝设置工序中，至少两根金属丝进入所述空间，同时，在所述金属丝切断工序中，对这些金属丝进行切断，使这些金属丝从所述多孔质体突出的长度相互不同。
4.一种用于形成由金属粉末组成的扁平的多孔质体的装置，其特征在于，具有相互对置的状态下可水平方向移动的一对推压块体；支持所述一对推压块体的固定块体；和设于所述一对推压块体的上方、可与这些推压块体接合的升降块体，所述升降块体构成为通过与所述一对推压块体边接合边下降地使所述一对推压块体相互接近。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，分别在所述一对推压块体上，形成与所述升降块体接合的倾斜面，在所述升降块体上形成相对于所述各推压块体的所述倾斜面可滑动地接合的倾斜面。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，在上述升降块体上，形成要使金属丝贯通的、在上下方向上延伸的贯通孔，上述金属丝通过上述贯通孔，能够进入形成于上述一对推压块体间的空间内。
7.一种固体电解电容器的中间品，其特征在于，包括阀作用金属组成的多孔质体；从所述多孔质体上突出的第一阳极；和从所述多孔质体上突出的第二阳极，所述第一阳极和所述第二阳极具有相互不同的长度。
全文摘要
本发明提供一种含有扁平的多孔质体的固体电解电容器的制造方法。在该制造方法中，利用了一对推压块体和与这些推压块体相接合的升降块体。一对推压块体可在相互对置的状态下在水平方向上移动。在这些推压块体之间形成用来充填由阀作用金属组成的粉末的空间。充填了该空间的粉末通过上述一对推压块体而被加压，形成扁平的多孔质体。该推压块体的加压是通过上述升降块体与上述一对推压块体边接合边下降地进行的。
文档编号H01G9/00GK1591722SQ20041007372
公开日2005年3月9日 申请日期2004年9月2日 优先权日2003年9月2日
发明者栗山长治郎 申请人:罗姆股份有限公司