BR0304557B1 - Pó de nióbio e capacitor usando o mesmo - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PÓ DE ΝΙΟ- ΒΙΟ E CAPACITOR USANDO O MESMO".

CAMPO TÉCNICO A presente invenção refere-se a um pó de nióbio capaz de esta- velmente produzir um capacitor tendo uma grande capacitância por massa unitária e boa propriedade de resistência ao calor e refere-se também a um corpo sinterizado usando o pó e um capacitor usando o corpo sinterizado.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

Capacitores para uso em instrumentos eletrônicos, tal como tele- fones celulares e computadores pessoais precisam ter um tamanho pequeno e uma capacitância grande. Dentre esses capacitores, um capacitor de tân- talo é preferido por causa da sua grande capacitância para o tamanho e bom desempenho. Neste capacitor de tântalo, um corpo sinterizado de pó de tân- talo é geralmente usado para o material de anodo. A fim de aumentar a ca- pacitância do capacitor de tântalo, é necessário aumentar a massa do corpo sinterizado ou usar um corpo sinterizado com a área de superfície maior pul- verizando o pó de tântalo. O método de aumento da massa do corpo sinterizado envolve necessariamente alargamento no formato do capacitor e não pode satisfazer à necessidade de diminuição de tamanho. Por outro lado, no método de pul- verização de pó de tântalo para aumentar a área de superfície específica, o tamanho de poro do corpo de sinterizado de tântalo diminui ou poros fecha- dos aumentam no estágio de sinterização e isso torna difícil impregnar o a- gente de catodo na etapa final. Como um meio para resolver esses proble- mas, um capacitor usando um corpo sinterizado de um material tendo uma constante dielétrica maior do que aquela do tântalo está sendo estudado.

Nióbio é conhecido como o material tendo uma constante dielétrica maior.

Nióbio e tântalo pertencem ao mesmo grupo e desse modo, o tântalo está presente como uma impureza no nióbio. A JP-A-2001 -307963 (o termo "JP-A" conforme usado aqui signi- fica um "pedido de patente Japonês publicado não-examinado") (Patente U.S. 6.540.810) descreve que, quando um pó de nióbio é purificado para se obter um pó de nióbio reduzido no teor de tântalo para 700 ppm de massa ou menos, e um corpo sinterizado e então um capacitor são produzidos usando este pó, o valor de CV ou capacitância não é diminuído. No entanto, se uma etapa de purificação é provida no processo de produção, o tempo de produção do pó de nióbio é prolongado e a recuperação diminui.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

Um objetivo da presente invenção é prover um capacitor tendo uma grande capacitância por massa unitária e boa propriedade de resistên- cia ao calor, um corpo sinterizado fornecendo o capacitor e um pó de nióbio fornecendo o corpo sinterizado.

Como um resultado de extensas investigações, os presentes inventores constataram que o objetivo acima descrito pode ser atingido ajustando a composição do pó de nióbio para uma faixa específica de não necessariamente requerendo a purificação do pó de nióbio.

Mais especificamente, a presente invenção refere-se ao pó de nióbio que se segue, seu corpo sinterizado, capacitor usando o corpo sinteri- zado e dispositivo elétrico e instrumento elétrico usando o capacitor. (1) Pó de nióbio tendo teores de Mg e Zr cada um de 50 a 400 ppm de massa, um teor de W de 20 a 200 ppm de massa e um teor de Ta de 300 a 3.000 ppm de massa, com os teores de outros elementos que não sejam oxigênio, nitrogênio, hidrogênio, Mg, Zr, W e Ta, cada um sendo de 50 ppm de massa ou menos. (2) Pó de nióbio conforme descrito em 1 acima, em que o teor de oxigênio é de 4.000 a 100.000 ppm de massa. (3) Pó de nióbio conforme descrito em 1 ou 2 acima, onde o teor de nitrogênio é de 20 a 200.000 ppm de massa. (4) Pó de nióbio conforme descrito em qualquer um de 1 a 3 acima, em que o teor de hidrogênio é de 5 a 200 ppm de massa. (5) Pó de nióbio conforme descrito em qualquer um de 1 a 4 acima, em que o tamanho de partícula médio do pó primário é de 0,1 a 5 pm. (6) Pó de nióbio, em que o tamanho de partícula médio do pó secundário, obtido através de granulação do pó primário conforme descrito em 5 acima, é de 50 a 300 pm. (7) Pó de nióbio conforme descrito em qualquer um de 1 a 6 acima, em que a área de superfície específica BET é de 0,5 m2/g a 40 m2/g. (8) Pó de nióbio conforme descrito em qualquer um de 1 a 7 acima, em que o valor de CV é de 80.000 a 200.000 pFV/g. (9) Corpo sinterizado usando o pó de nióbio descrito em qual- quer um de 1 a 8 acima. (10) Corpo sinterizado conforme descrito em 9 acima, em que a área de superfície específica BET é de 0,5 m2/g a 7 m2/g. (11) Capacitor compreendendo o corpo de nióbio sinterizado descrito em 9 ou 10 acima como um eletrodo, um material dielétrico formado na superfície do corpo sinterizado e o outro eletrodo provido no material dí- elétrico. (12) Capacitor conforme descrito em 11 acima, em que o materi- al dielétrico compreende principalmente óxido de nióbio. (13) Capacitor conforme descrito em 11 acima, em que o materi- al do outro eletrodo é pelo menos um membro selecionado do grupo consis- tindo em uma solução eletrolítica, um semicondutor orgânico e um semicon- dutor inorgânico. (14) Capacitor conforme descrito em 13 acima, em que o materi- al do outro eletrodo é um semicondutor orgânico e o semicondutor orgânico é pelo menos um membro selecionado do grupo consistindo em um semi- condutor orgânico compreendendo um tetrâmero benzopirrolina e cloranila, um semicondutor orgânico compreendendo principalmente tetratiotetraceno, um semicondutor orgânico compreendendo principalmente tetracianoquino- dimetano e um polímero eletricamente condutor. (15) Capacitor conforme descrito em 14 acima, em que o políme- ro eletricamente condutor é pelo menos um membro selecionado de polipir- rol, politiofeno, polianilina e seus derivados de substituição. (16) Capacitor conforme descrito em 14 acima, em que o políme- ro eletricamente condutor é um polímero eletricamente condutor obtido, do- pando um agente de dopamento em um polímero, compreendendo uma uni- dade de repetição representada pela fórmula (1) ou (2) que segue: em que R1 a R4 representam, cada um independentemente um grupo mono- valente selecionado do grupo consistindo em um átomo de hidrogênio, um grupo alquila, alcóxi ou alquil éster linear ou ramificado, saturado ou insatu- rado, tendo de 1 a 10 átomos de carbono, um átomo de halogênio, um grupo nitro, um grupo ciano, um grupo amino primário, secundário ou terciário, um grupo CF3, um grupo fenila e um grupo fenila substituído; as cadeias de hi- drocarbono do par de R1 e R2 e o par de R3 e R4 podem combinar umas com as outras em uma posição arbitrária para formar uma cadeia divalente para formar, pelo menos, uma estrutura cíclica de hidrocarbono saturada ou insaturada de 3- , 4-, 5-, 6- ou 7- membros junto com os átomos de carbono substituídos por es- ses grupos; a cadeia de ligação cíclica pode conter uma ligação de carbonila, éter, éster, amida, sulfeto, sulfinila, sulfonila ou imino, em uma posição arbitrá- ria; X representa um átomo de oxigênio, um átomo de enxofre ou um átomo de nitrogênio; R5 está presente apenas quando X é um átomo de nitrogênio, e re- presenta independentemente hidrogênio ou um grupo alquila linear ou ramifica- do, saturado ou insaturado, tendo de 1 a 10 átomos de carbono. (17) Capacitor conforme descrito em 16 acima, em que o políme- ro eletricamente condutor é um polímero eletricamente condutor, compreen- dendo uma unidade de repetição representada pela fórmula (3) que segue: em que R6 e R7 representam cada um independentemente, um átomo de hidrogênio, um grupo alquila linear ou ramificado, saturado ou insaturado, tendo de 1 a 6 átomos de carbono, ou um substituinte para formar, pelo me- nos, uma estrutura cíclica de hidrocarbono de 5-, 6- ou 7- membros satura- da, contendo dois elementos de oxigênio quando os grupos alquila são com- binados uns com os outros em uma posição arbitrária e a estrutura cíclica inclui uma estrutura tendo uma ligação vinileno que pode ser substituída e uma estrutura fenileno que pode ser substituída. (18) Capacitor conforme descrito em 17 acima, em que o políme- ro eletricamente condutor é um polímero eletricamente condutor obtido do- pando um agente de dopamento em poli(3,4-etilenodioxitiofeno). (19) Capacitor conforme descrito em 11 acima, em que o outro eletrodo é formado de um material tendo uma estrutura em camada, pelo menos, parcialmente. (20) Capacitor conforme descrito em 11 acima, em que o outro eletrodo é formado de um material contendo um ânion de sulfonato orgânico como um agente de dopamento. (21) Circuito eletrônico usando um capacitor descrito em qual- quer um de 11 a 20 acima. (22) Instrumento eletrônico usando o capacitor descrito em qual- quer um de 11 a 20 acima.

MODO DE REALIZAR A INVENÇÃO

Uma modalidade para se obter o pó de nióbio da presente in- venção é descrita abaixo.

Para a produção do pó de nióbio da presente invenção, um ma- terial de nióbio geralmente disponível pode ser usado. Por exemplo, o pó de nióbio da presente invenção pode ser obtido reduzindo o haleto de nióbio com magnésio ou sódio, reduzindo o fluoreto de nióbio de potássio com só- dio, eletrolizando o fluoreto de nióbio de potássio com um sal fundido (NaCI+KCI) em um catodo de níquel, reduzindo pentóxido de nióbio com um metal alcalino, um metal alcalino-terroso, carbono ou hidrogênio, ou introdu- zindo hidrogênio em um lingote de nióbio e então pulverizando/desidro- genando o lingote. O pó de nióbio da presente invenção tem um teor de tântalo de 300 a 3.000 ppm de massa, de preferência 700 a 3.000 ppm de massa.

Controlando os teores de elementos específicos, descritos mais tarde, para as respectivas faixas específicas, o valor de CV ou capacitância do corpo sintetizado ou capacitor usando o pó de nióbio pode ser prevenido de reduzir sem intencionalmente reduzir o teor de tântalo para 700 ppm de massa ou menos, conforme descrito na JP-A-2001-307963 (Patente U.S. Nô 6.540.810). Ainda, o capacitor usando o pó de nióbio vantajosamente exibe um bom valor no teste de carga de alta temperatura. O pó de nióbio da presente invenção compreende Mg e Zr, cada um em um teor de 50 a 400 ppm de massa e W em um teor de 20 a 200 ppm de massa. O teor de outros elementos que não oxigênio, nitrogênio, hidrogênio, Mg, Zr, W e Ta é cada um 50 ppm de massa ou menos. Se os conteúdos desses elementos estiverem fora de suas respectivas faixas, é difícil para manter bons resultados em todos esses valores de CV, capaci- tância e valor de teste de carga em alta temperatura. O pó de nióbio da presente invenção, compreendendo os teores acima mencionados dos elementos Mg, Zr e W, pode ser obtido, por exem- plo, misturando os respectivos elementos, ou um composto contendo esses elementos, com o pó de nióbio acima mencionado. O pó de nióbio geral- mente obtido compreende escassamente Mg e Zr, cada um em um teor de 400 ppm de massa ou mais, W em um teor de 200 ppm de massa ou mais, Ta em um teor de 3.000 ppm de massa ou mais, e elementos outros que não sejam oxigênio, nitrogênio, hidrogênio, Mg, Zr, W e Ta, cada um, em um teor de 50 ppm de massa ou mais. O pó de nióbio da presente invenção pode ser obtido adicionando-se Mg, Zr e W e o pó de nióbio não precisa ser purifica- do, portanto, o pó de nióbio pode ser produzido em um alto rendimento, sem gastar muito tempo. O momento de adição desses elementos ao pó de nióbio pode ser após a produção do pó de nióbio acima descrito ou em um estágio arbi- trário durante a produção, no entanto, o momento preferido para mistura é desejavelmente determinado antes através de um teste preliminar. Também, pelo menos um aparelho para obtenção do pó de nióbio pode ser feito de um material contendo esses elementos específicos e projetado de modo que os elementos, cada um em uma quantidade predeterminada, são misturados no pó de nióbio, através de abrasão com o aparelho, na produção do pó de nió- bio. O pó de nióbio desse modo obtido geralmente contém hidrogê- nio e carbono, cada um em um teor de 5 a 200 ppm de massa. O pó de nió- bio da presente invenção forma uma película de óxido natural ao ar em tem- peratura ambiente. Nesse caso, a quantidade de oxigênio contida é geral- mente de 4.000 a 100.000 ppm de massa, embora isso varie dependendo do tamanho de partícula do pó de nióbio. O teor de oxigênio pode ser diminuí- do, reduzindo a película de óxido natural de nióbio, usando um agente de redução, tal como magnésio, cálcio ou hidrogênio. Por exemplo, um pó de nióbio, tendo um teor de oxigênio de 8.000 ppm de massa ou 80.000 de ppm de massa pode ser reduzido para se obter um pó de nióbio tendo um teor de oxigênio de 5.000 ppm de massa.

Na presente invenção, o pó de nióbio e/ou o pó secundário, que é descrito mais tarde, pode ser parcialmente nitritado antes do uso. O pó de nióbio pode ser parcialmente nitritado, por exemplo, nitritando o pó de nióbio em uma atmosfera de gás de nitrogênio. Nesse caso, a quantidade de nitro- gênio é de preferência ajustada para 20 a 200.000 ppm de massa e com mais preferência de a partir de 100 a 30.000 ppm de massa para produzir um capacitor tendo um bom valor de corrente de fuga. A quantidade nitrita- da, conforme aqui usado, significa a quantidade de nitrogênio quimicamente ligado ao pó de nióbio, mas não a quantidade de nitrogênio adsorvido para o pó de nióbio. A nitritação do pó de nióbio pode ser realizada através de qual- quer uma das nitritação líquida, nitritação de íon e nitritação de gás, ou uma combinação desses métodos. A nitritação de gás em uma atmosfera de gás de nitrogênio é preferida, porque o aparelho é simples e a operação é fácil.

Por exemplo, a nitritação de gás em uma atmosfera de gás nitrogênio pode ser conseguida permitindo que o pó de nióbio descanse em uma atmosfera de gás nitrogênio. Um pó de nióbio tendo uma quantidade nitritada objetiva pode ser obtido através de nitritação em uma temperatura de atmosfera de 2.000 °C ou menos, para um tempo de descanso de várias horas ou menos. O tempo de tratamento pode ser diminuído tratando o pó de nióbio em uma temperatura mais alta. A quantidade nitritada do pó de nióbio pode ser con- trolada sob as condições determinadas, através de um teste preliminar para confirmar a temperatura de nitritação e tempo de nitritação do material a ser nitritado. O tamanho de partícula médio do pó de nióbio da presente in- venção é de 0,1 pm a menos do que 5 pm, de preferência de 0,2 pm a me- nos do que 2 pm. Se o tamanho de partícula médio for 5 pm ou mais, o cor- po sinterizado obtido tem um valor de CV pequeno e torna difícil produzir um capacitor tendo uma capacitância grande, portanto, isso não é preferido. En- quanto que se este for menor do que 0,1 pm, o material do outro eletrodo não pode ser facilmente impregnado e a capacitância é bastante diminuída desvantajosamente. O pó da presente invenção tendo um tamanho de partí- cula médio dentro da faixa acima descrita, tem uma área de superfície espe- cífica de 0,5 m2/g a 40 m2/g. O pó para capacitores da presente invenção pode ser granulado para um tamanho predeterminado e usado na forma de um pó secundário. A granulação pode ser realizada através de um método conven- cionalmente conhecido. Exemplos do método incluem um método em que o pó é deixado descansar em um vácuo em uma alta temperatura de 500SC a 2.000° C e então submetido craqueamento úmido ou seco, um método em que o pó é misturado com um ligante apropriado tal como resina acrílica ou álcool de polivinila, e então craqueado, e um método em que o pó é mistura- do com um composto apropriado, tal como resina acrílica ou cânfora, deixa- do descansar em um vácuo em uma alta temperatura e então submetido craqueamento úmido ou seco. O tamanho de partícula do pó granulado pode ser livremente variado, através do grau de granulação e craqueamento, no entanto, um pó granulado tendo um tamanho de partícula médio de 50 pm a 300 μιη é geralmente usado. Após a granulação e craqueamento, o pó pode ser classificado. Também, uma quantidade apropriada do pó antes da gra- nulação pode ser adicionada ao pó granulado. O pó granulado produzido como tal, usualmente tem uma área de superfície específica BET de 0,4 a 20 m2/g.

Quando um corpo sinterizado é produzido a partir do pó de nió- bio da presente invenção, conforme descrito mais tarde e eletroquimica- mente formado em uma solução de ácido fosfórico a 0,1% a 80°C e uma voltagem predeterminada por 300 minutos, o corpo sinterizado exibe um va- lor de CV de 80.000 a 200.000 pFV/g (este é um valor medido em uma solu- ção a 30% de ácido sulfúrico em temperatura ambiente e 120 Hz com tensão de polarização de grade de 1,5 V por 30 segundos). O corpo sinterizado da presente invenção pode ser produzido sinterizando o pó acima descrito. Um exemplo dos métodos de produção para o corpo sinterizado é descrito abaixo, no entanto, o método de produ- ção do corpo sinterizado não é limitado a este exemplo. Por exemplo, o cor- po sinterizado é obtido através de moldagem com pressão do pó em um formato predeterminado e aquecimento do artigo moldado de 500 a 2.000° C, sob 10'4 a 10'1 Pa por alguns minutos a algumas horas. O corpo sinteri- zado da presente invenção geralmente tem uma área de superfície específi- ca de 0,5 m2/g a 7 m2/g.

Um fio de guia, compreendendo um metal de ativação de válvu- la, tal como nióbio ou tântalo e tendo um formato apropriado e um compri- mento apropriado, pode ser preparado e integralmente moldado em molda- gem com pressão do pó ao inserir uma parte do fio de guia dentro do artigo moldado, de modo que o fio de guia pode resultar como um guia que está saindo do corpo sinterizado.

Usando o corpo sinterizado acima descrito como um eletrodo, um capacitor pode ser produzido interpondo um material dielétrico entre este eletrodo e o outro eletrodo (contra-eletrodo). Exemplos do material dielétrico do capacitor incluem materiais dielétricos compreendendo principalmente óxido de nióbio e óxido de tântalo. O material dielétrico compreendendo principalmente óxido de nióbio pode ser obtido, por exemplo, formando ele- troquimicamente o corpo sinterizado de nióbio como um eletrodo em uma solução eletrolítica. Para formar eletroquimicamente o eletrodo de nióbio em uma solução eletrolítica, uma solução de ácido protônico aquosa é geral- mente usada, tal como uma solução de ácido acético ou ácido sulfúrico a 0,1%. No caso de obtenção de um material dielétrico compreendendo princi- palmente óxido de nióbio através de formação eletroquímica do eletrodo de nióbio em uma solução eletrolítica, o capacitor da presente invenção é um capacitor eletrolítico e o lado de nióbio serve como um anodo. O outro eletrodo no capacitor da presente invenção é pelo me- nos um composto selecionado de um semicondutor orgânico e um semicon- dutor inorgânico. Exemplos específicos do semicondutor orgânico incluem um semicondutor orgânico compreendendo um tetrâmero de benzopirrolina e cloranila, um semicondutor orgânico principalmente compreendendo tetra- tiotetraceno, um semicondutor orgânico compreendendo principalmente te- tracianoquinodimetano e um semicondutor orgânico compreendendo princi- palmente um polímero eletricamente condutor obtido, dopando um agente de dopagem em um polímero, compreendendo uma unidade de repetição re- presentada pela fórmula (1) ou (2): em que R1 a R4 representam, cada um independentemente, um grupo mo- novalente selecionado do grupo consistindo em um átomo de hidrogênio, um grupo alquila, alcóxi ou alquil éster linear ou ramificado, saturado ou insatu- rado, tendo de 1 a 10 átomos de carbono, um átomo de halogênio, um grupo nitro, um grupo ciano, um grupo amino primário, secundário ou terciário, um grupo CF3, um grupo fenila e um grupo fenila substituído; as cadeias hidro- carbono do par de R1 e R2 e o par de R3 e R4 podem combinar umas com as outras em uma posição arbitrária para formar uma cadeia divalente, para formar pelo menos uma estrutura cíclica de hidrocarbono saturada ou insatu- rada de 3-, 4-, 5-, 6- ou 7- membros junto com os átomos de carbono subs- tituídos com esses grupos; a cadeia de ligação cíclica pode conter uma liga- ção de carbonila, éter, éster, amida, sulfeto, sulfinila, sulfonila ou imino em uma posição arbitrária; X representa um átomo de oxigênio, um átomo de enxofre ou um átomo de nitrogênio; R5 está presente apenas quando X é um átomo de nitrogênio e representa, independentemente, hidrogênio ou um grupo alquila linear ou ramificado, saturado ou insaturado, tendo de 1 a 10 átomos de carbono.

Na presente invenção, o polímero eletricamente condutor, com- preendendo uma unidade de repetição representada pela fórmula (1), é de preferência um polímero eletricamente condutor compreendendo uma uni- dade de estrutura representada pela fórmula (3), que segue como uma uni- dade de repetição: em que R6 e R7 representam, cada um independentemente, um átomo de hidrogênio, um grupo alquila linear ou ramificado, saturado ou insaturado, tendo de 1 a 6 átomos de carbono, ou um substituinte para formar, pelo me- nos, uma estrutura cíclica de hidrocarbono saturada de pelo menos 5-, 6- ou 7- membros, contendo dois elementos de oxigênio, quando os grupos alquila são combinados uns com os outros em uma posição arbitrária e a estrutura cíclica inclui uma estrutura tendo uma ligação vinileno que pode ser substi- tuída e uma estrutura fenileno que pode ser substituída. O polímero eletri- camente condutor contendo tal estrutura química é eletricamente carregado e um agente de dopamento é dopado nele. Quanto ao agente de dopamen- to, agentes de dopamento conhecidos podem ser usados sem limitação.

Exemplos do polímero contendo uma unidade de repetição re- presentada por qualquer uma das fórmulas (1) a (3) incluem polianilina, poli- oxifenileno, sulfeto de polifenileno, politiofeno, polifurano, polipirrol, polime- tilpirrol e derivados de substituição e seus copolímeros. Dentre esses, prefe- ridos são polipirrol, politiofeno e seus derivados de substituição (por exem- plo, poli(3,4-etilenodioxitiofeno)).

Exemplos específicos do semicondutor inorgânico incluem um semicondutor inorgânico compreendendo principalmente dióxido de chumbo ou dióxido de manganês, e um semicondutor inorgânico compreendendo tetróxido triférrico. Esses semicondutores podem ser usados individualmente ou em combinação com dois ou mais deles.

Quando o semicondutor orgânico ou inorgânico usado tem uma condutividade elétrica de 10'2 a 103 S/cm, o capacitor produzido pode ter um valor de impedância menor e uma capacitância maior em uma alta freqüên- cia.

No caso em que o outro eletrodo é sólido, uma camada eletri- camente condutora pode ser provida sobre este de modo a atingir bom con- tato elétrico com um terminal que vai para o exterior (por exemplo, moldura com terminais). A camada eletricamente condutora pode ser formada, por exemplo, através de solidificação de uma pasta eletricamente condutora, laminação, metalização ou formação de uma película de resina eletrica- mente condutora resistente ao calor. Exemplos preferidos da pasta eletrica- mente condutora incluem pasta de prata, pasta de cobre, pasta de alumínio, pasta de carbono e pasta de níquel, e essas podem ser usadas individual- mente ou em combinação de duas ou mais delas. No caso de usar dois, ou mais tipos de pastas, as pastas podem ser misturadas ou podem ser super- postas umas sobre as outras como camadas separadas. A pasta eletrica- mente condutora aplicada é então solidificada, permitindo que esta descanse ao ar ou sob aquecimento. Exemplos da laminação incluem laminação de níquel, laminação de cobre, laminação de prata e laminação de alumínio.

Exemplos do metal depositado em vapor incluem alumínio, níquel, cobre e prata.

Mais especificamente, por exemplo, pasta de carbono e pasta de prata são postas nesta ordem no outro eletrodo e o todo é vedado com um material tal como resina epóxi, desse modo fabricando um capacitor. O ca- pacitar pode ter um guia de nióbio ou tântalo que é sinterizado e moldado integralmente com o corpo sinterizado acima mencionado ou soldado mais tarde. O capacitor então fabricado da presente invenção é envolvido usando, por exemplo, molde de resina, invólucro de resina, invólucro de en- volvimento metálico, banho de resina ou película laminada, e então usado como um produto de capacitor para vários usos.

MELHOR MODO DE REALIZAR A INVENÇÃO A presente invenção é descrita em mais detalhes abaixo com referência aos Exemplos e Exemplos Comparativos, mas não é particular- mente limitada aos exemplos que seguem. A quantidade nitritada do pó em cada exemplo foi determinada usando um analisador de nitrogênio-oxigênio fabricado pela LEKO. O valor de CV do corpo sinterizado foi determinado a partir de um produto de uma voltagem de formação elétrica de 20 V e uma capacitância medida em 30% de ácido sulfúrico, após a formação eletroquímica em uma solução de ácido fosfórico a 0,1% aquosa a 80°C por 300 minutos com uma voltagem aplicada de 20 V. Como para os conteúdos dos outros elementos que não sejam oxi- gênio e nitrogênio no pó de nióbio, Si e P foram determinados a partir de ICP-AES, C e S foram determinados a partir de combustão de alta freqüên- cia/IV, e outros elementos foram determinados a partir de ICP-AES. O valor do teste de carga de alta temperatura do capacitor foi expresso pelo número de unidades, cujas capacitâncias excediam ± 20% do valor inicial quando o capacitor produzido foi deixado descansar a 85°C e 4 V por 1.000 horas.

Quanto menor o número de unidades, melhor se torna o valor do teste de carga de alta temperatura. O número de amostras para a determinação do valor de CV e o valor do teste de carga de alta temperatura do capacitor usando o pó de nióbio era 30 em cada Exemplo.

Exemplos 1 a 5 e Exemplos Comparativos 1 a 3: Um lingote de nióbio tendo um teor de Ta de 1.200 ppm de mas- sa foi hidrogenado e então pulverizado a úmido, para se obter um pó de nió- bio tendo um tamanho de partícula médio de 0,78 pm e uma área de super- fície específica de 4,6 m2/g. A este magnésio, óxido de zircônio e tungstato de amônio foram adicionados para ajustar os teores de Mg, Zr e W para as quantidades mostradas na Tabela 1. Este pó foi aquecido a vácuo a 1.200°C, retirado, craqueado e classificado, para se obter um pó granulado (também chamado um pó secundário) tendo um tamanho de partícula médio de 90 pm e uma área de superfície específica de 1,5 m2/g. Esta partícula granulada foi deixada descansar em uma corrente de nitrogênio a 400°C por 3 horas, desse modo obtendo-se um pó de nióbio parcialmente nitritado. Os conteúdos dos respectivos elementos no pó de nióbio obtido eram tais de modo que o nitrogênio era 2.500 ppm de massa, o oxigênio era 32.000 ppm de massa, o hidrogênio era 100 ppm de massa, e os outros elementos que não-oxigênio, nitrogênio, hidrogênio, Mg, Zr, W e Ta eram 40 ppm de massa ou menos. Este pó granulado foi moldado em um tamanho de 1,8x3,5x4,0 mm (um fio de nióbio tendo um diâmetro de 0,3 mm foi moldado junto e usa- do como o guia) e então sinterizado a 1.300°C, sob pressão reduzida de 7x10'5 Pa para se obter um corpo sinterizado, tendo uma área de superfície específica de 0,8 m2/g (o valor de CV deste sinterizado é mostrado na Ta- bela 1). Então, o corpo sinterizado foi eletroquimicamente formado em uma solução de ácido fosfórico a 0,1% aquosa a 80°C e 20 V por 300 minutos.

Subseqüentemente, polipirrol foi depositado em poros dentro do corpo sinte- rizado e sobre a sua superfície repetindo uma reação entre pirrol e um agente de oxidação, na presença de um agente de dopamento, usando per- sulfato de amônio como o agente de oxidação e antraquinonassulfonato de sódio como o agente de dopamento, e desse modo o outro eletrodo foi for- mado. Ainda, a pasta de carbono e a pasta de prata foram postas nesta or- dem e o todo foi vedado com uma resina epóxi para produzir um capacitor.

Os valores medidos dos Exemplos e Exemplos Comparativos são mostrados na Tabela 1.

Exemplos 6 a 14 e Exemplos Comparativos 4 a 12: Os capacitores foram produzidos da mesma maneira como nos Exemplos 1 a 3 e Exemplos Comparativos 1 a 3, exceto que lingotes de nió- bio, cada um tendo um teor de tântalo mostrados na Tabela 1 foram usados e o outro eletrodo composto de uma mistura de dióxido chumbo e sulfato chumbo contendo 98% de massa de óxido de chumbo foram formados, re- petindo uma reação entre uma solução de acetato de chumbo aquosa e uma solução de persulfato de amônio aquosa em poros do corpo sinterizado. Nos Exemplos Comparativos 10,11 e 12, cada um de Mg, Zr e W foi adicionado para ter o mesmo teor que nos Exemplos 1,2 e 3.

Exemplos 15 a 19 e Exemplos Comparativos 13 a 15: O mesmo procedimento que nos Exemplos 1 a 5 e Exemplos Comparativos 1 a 3 foi realizado, exceto que o pó de nióbio foi produzido reduzindo pentacloreto de nióbio tendo misturado nele 0,5% de pentacloreto de tântalo, usando magnésio e nitritado ao ser deixado descansar em uma corrente de nitrogênio a 450°C por 3 horas. O pó de nióbio obtido tinha um tamanho de partícula médio de 0,53 a 0,78 pm e uma área de superfície específica de 7,1 m2/g, e o pó gra- nulado obtido tinha um tamanho de partícula médio de 120 pm e uma área de superfície específica de 1,7 m2/g. O teor do nitrogênio era de 8.500 ppm de massa, o teor de oxigênio era 9.000 ppm de massa, e o teor de hidrogê- nio era 140 ppm de massa, e o teor de outros elementos que não sejam oxi- gênio, nitrogênio, hidrogênio, Mg, Zr, W e Ta era 40 ppm de massa ou me- nos. O corpo sinterizado tinha uma área de superfície específica de 1,3 m2/g.

Usando o corpo sinterizado obtido, os capacitores foram produzidos da mesma maneira que nos Exemplos 1 a 5 e Exemplos Comparativos 1 a 3.

Tabela 1 Tabela 1 (Continuação) Tabela 1 (Continuação) A partir da comparação dos Exemplos 1 a 5 com os Exemplos Comparativos 1 a 3, comparação dos Exemplos 6 a 8 com Exemplos Com- parativos 4 e 5, comparação dos Exemplos Comparativos 9 a 11 com Exem- plos Comparativos 6 e 7, comparação dos Exemplos 12 a 14 com Exemplos Comparativos 8 e 9 e comparação dos Exemplos 15 a 19 com Exemplos Comparativos 13 a 15, e a partir dos resultados nos Exemplos Comparativos 10 a 12, é visto que o corpo sinterizado e o capacitor produzido a partir do pó de nióbio, em que os conteúdos dos metais específicos são controlados para as respectivas quantidades específicas exibiram bons resultados no valor de CV, capacitância e valor de teste de carga de alta temperatura, a saber, resistência ao calor.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL A presente invenção provê um pó de nióbio para capacitores, o qual pode ser produzido em um alto rendimento sem gastar muito tempo, e permite produzir um capacitor tendo uma grande capacitância por massa unitária e boa propriedade de resistência ao calor usando este pó no capa- citor.

Claims (16)

1. Pó de nióbio, caracterizado pelo fato de que tem teores de Mg e Zr, cada um de 50 a 400 ppm de massa, um teor de W de 20 a 200 ppm de massa, um teor de Ta de 300 a 3.000 ppm de massa, um teor de oxigênio de 4.000 a 100.000 ppm de massa, um teor de nitrogênio de 20 a 200.000 ppm de massa e um teor de hidrogênio de 5 a 200 ppm de massa, com os conteúdos dos elementos outros que não oxigênio, nitrogênio, hidrogênio, Mg, Zr, W e Ta, cada um sendo de 50 ppm de massa ou menos.

2. Pó de nióbio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tamanho de partícula médio do pó primário é de 0,1 a 5 pm.

3. Pó de nióbio, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o tamanho de partícula médio do pó secundário obtido atra- vés de granulação do pó primário é de 50 a 300 pm.

4. Pó de nióbio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a área de superfície específica BET é de 0,5 m2/g a 40 m2/g.

5. Pó de nióbio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o valor de CV é de 80.000 a 200.000 pFV/g.

6. Capacitor, caracterizado pelo fato de que compreende um corpo de nióbio sinterizado usando o pó de nióbio, como definido em qual- quer uma das reivindicações 1 a 5, como um eletrodo, um material dielétrico formado na superfície do corpo sinterizado e o outro eletrodo provido no ma- terial dielétrico.

7. Capacitor, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pe- lo fato de que o material dielétrico compreende principalmente óxido de nió- bio.

8. Capacitor, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pe- lo fato de que o material do outro eletrodo é, pelo menos, um membro sele- cionado do grupo consistindo em uma solução eletrolítica, um semicondutor orgânico e um semicondutor inorgânico.

9. Capacitor, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pe- lo fato de que o material do outro eletrodo é um semicondutor orgânico e o semicondutor orgânico é, pelo menos, um membro selecionado do grupo consistindo em um semicondutor orgânico, compreendendo um tetrâmero de benzopirrolina e cloranila, um semicondutor orgânico, compreendendo prin- cipalmente tetratiotetraceno, um semicondutor orgânico, compreendendo principalmente tetracianoquinodimetano e um polímero eletricamente condu- tor.

10. Capacitor, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o polímero eletricamente condutor é, pelo menos, um mem- bro selecionado de polipirrol, politiofeno, polianilina e seus derivados de substituição.

11. Capacitor, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o polímero eletricamente condutor é um polímero eletrica- mente condutor, obtido dopando um agente de dopamento em um polímero, compreendendo uma unidade de repetição representada pela fórmula (1) ou (2) que segue: em que R1 a R4 representam, cada um independentemente um grupo mono- valente selecionado do grupo consistindo em um átomo de hidrogênio, um grupo alquila, alcóxi ou éster alquila linear ou ramificado, saturado ou insatu- rado, tendo de 1 a 10 átomos de carbono, um átomo de halogênio, um grupo nitro, um grupo ciano, um grupo amino primário, secundário ou terciário, um grupo CF3, um grupo fenila e um grupo fenila substituído; as cadeias de hi- drocarbono do par de R1 e R2 e 0 par de R3 e R4 podem combinar umas com as outras em uma posição arbitrária para formar uma cadeia divalente para formar, pelo menos, uma estrutura cíclica de hidrocarbono saturada ou insa- turada de 3-, 4-, 5-, 6- ou 7- membros junto com os átomos de carbono subs- tituídos por esses grupos; a cadeia de ligação cíclica pode conter uma liga- ção de carbonila, éter, éster, amida, sulfeto, sulfinila, sulfonila ou imina, em uma posição arbitrária; X representa um átomo de oxigênio, um átomo de enxofre ou um átomo de nitrogênio; R5 está presente apenas quando X é um átomo de nitrogênio, e representa independentemente hidrogênio ou um grupo alquila linear ou ramificado, saturado ou insaturado, tendo de 1 a 10 átomos de carbono.

12. Capacitor, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o polímero eletricamente condutor é um polímero eletrica- mente condutor compreendendo uma unidade de repetição, representada pela fórmula (3) que segue: em que R6 e R7 representam, cada um independentemente, um átomo de hidrogênio, um grupo alquila linear ou ramificado, saturado ou insaturado, tendo de 1 a 6 átomos de carbono, ou um substituinte para formar, pelo me- nos uma estrutura cíclica de hidrocarbono de 5-, 6- ou 7- membros saturada, contendo dois elementos de oxigênio, quando os grupos alquila são combi- nados uns com os outros, em uma posição arbitrária e a estrutura cíclica inclui uma estrutura tendo uma ligação vinileno, que pode ser substituída e uma estrutura fenileno que pode ser substituída.

13. Capacitor, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o polímero eletricamente condutor é um polímero eletrica- mente condutor obtido dopando um agente de dopamento em poli(3,4- etilenodioxitiofeno).

14. Capacitor, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o outro eletrodo é formado de um material tendo uma estru- tura em camada pelo menos parcialmente.

15. Capacitor, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o outro eletrodo é formado de um material contendo um â- nion de sulfonato orgânico como um agente de dopamento.

16. Capacitor, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a área de superfície específica BET do corpo sinterizado é de 0,5 m2/g a 7 m2/g.