JP2000068160A - Ta SOLID ELECTROLYTIC CAPACITOR AND ITS MANUFACTURE - Google Patents
Ta SOLID ELECTROLYTIC CAPACITOR AND ITS MANUFACTUREInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はTa固体電解コンデ
ンサおよびその製造方法に関し、特に静電容量の低下を
抑えつつ絶縁破壊電圧を高めることのできるTa固体電
解コンデンサおよびその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Ta solid electrolytic capacitor and a method of manufacturing the same, and more particularly to a Ta solid electrolytic capacitor capable of suppressing a decrease in capacitance and increasing a dielectric breakdown voltage, and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】通常、固体電解コンデンサは、陽極体、
誘電体層(酸化物層)、導電性物質層(固体電解質
層)、陰極層から概略構成されている。以下、従来の固
体電解コンデンサの製造方法の一例について説明する。
まず、陽極体の製造方法について説明する。Ta金属粉
末に、成形性を高めるためのバインダを混合し、プレス
成形用の造粒粉を作製する。この造粒粉を使用してプレ
ス工法により陽極リード(Ta金属を使用)を埋設した
圧縮成型体を形成する。この成型体を1300〜160
0℃程度の高温、10-6Torr程度の高真空中で焼結
することにより、固体電解コンデンサ用の陽極体を得
る。2. Description of the Related Art Normally, a solid electrolytic capacitor has an anode body,
It is roughly composed of a dielectric layer (oxide layer), a conductive material layer (solid electrolyte layer), and a cathode layer. Hereinafter, an example of a conventional method for manufacturing a solid electrolytic capacitor will be described.
First, a method for manufacturing the anode body will be described. A binder for improving the moldability is mixed with the Ta metal powder to produce a granulated powder for press molding. Using the granulated powder, a compression molded body having an anode lead (using Ta metal) embedded therein is formed by a press method. This molded body is 1300-160
By sintering at a high temperature of about 0 ° C. and a high vacuum of about 10 −6 Torr, an anode body for a solid electrolytic capacitor is obtained.
【0003】理論上は、陽極体の材料としては、「弁作
用金属」と呼ばれる一群の金属材料が使用できるはずで
あるが、実用化されている材料はその中のTa、Alだ
けである。しかもAlの場合は、上記のような焼結によ
り陽極体を製造することは少なく、エッチング箔を用い
ることが一般的に行われている。そのため、上記の方法
によって陽極体を製造する場合、現時点ではその材料は
殆どTaのみに限定される。[0003] In theory, a group of metallic materials called "valve-action metals" could be used as the material of the anode body, but only Ta and Al among them have been put to practical use. Moreover, in the case of Al, the anode body is rarely manufactured by sintering as described above, and an etching foil is generally used. Therefore, when the anode body is manufactured by the above method, at present, the material is almost limited to Ta only.
【0004】次に、誘電体層(酸化物層)の形成につい
て説明する。上記の陽極体の表面に誘電体層を形成する
ため、陽極酸化と呼ばれる手法により誘電体層としての
酸化物層を形成する。陽極酸化は、陽極体と通電のため
の対抗電極を電解質溶液中に浸漬し、陽極体を正電位、
対抗電極をそれ以下の電位に保ち通電することにより酸
化物層を陽極体表面に形成する方法である。このときの
陽極体−対抗電極間の電位差は化成電圧と呼ばれ、この
化成電圧を制御することにより酸化物層の厚みを容易に
決めることができる点がこの工法の特徴である。また、
この陽極酸化を経た陽極体は化成体と呼ばれる。Next, formation of a dielectric layer (oxide layer) will be described. In order to form a dielectric layer on the surface of the above-mentioned anode body, an oxide layer as a dielectric layer is formed by a technique called anodic oxidation. Anodization involves immersing the anode body and a counter electrode for energization in an electrolyte solution,
This is a method in which an oxide layer is formed on the surface of the anode body by applying a current while keeping the counter electrode at a potential lower than that. The potential difference between the anode body and the counter electrode at this time is called a formation voltage, and the feature of this method is that the thickness of the oxide layer can be easily determined by controlling the formation voltage. Also,
The anode body that has undergone this anodization is called a conversion body.
【0005】次に、固体電解質層の形成について説明す
る。上記の化成体の酸化物層の外側に、陽極体金属に対
応する対抗電極面としての導電性物質層を形成すると、
コンデンサとしての基本構造が得られることになる。こ
の導電性物質層のことを固体電解質層と呼ぶ。固体電解
質層としては、硝酸マンガンを熱分解することにより得
られる二酸化マンガンを用いるのが一般的であるが、最
近はポリピロール等の導電性有機高分子を化学重合、電
解重合等により層状に形成したものも用いられている。Next, the formation of the solid electrolyte layer will be described. Forming a conductive material layer as a counter electrode surface corresponding to the anode body metal outside the oxide layer of the above-mentioned chemical conversion,
The basic structure as a capacitor is obtained. This conductive material layer is called a solid electrolyte layer. As the solid electrolyte layer, manganese dioxide obtained by thermally decomposing manganese nitrate is generally used, but recently, a conductive organic polymer such as polypyrrole has been formed into a layer by chemical polymerization, electrolytic polymerization, etc. Things are also used.
【0006】次に、陰極層の形成について説明する。上
記の固体電解質層形成後の化成体の外側に、更に導電性
物質層を形成するが、この層を陰極層と呼ぶ。陰極層は
固体電解質層と実装用の外部端子(陰極)を接続させ、
接続抵抗の減少、コンデンサの外装時および実装時のス
トレス緩和等の作用を併せ持つ。陰極層の形成には、グ
ラファイトペースト、銀ペーストが併用されるのが一般
的である。最後に外部端子および外装を形成する。上記
の陰極形成後の素子に実装のための金属製外部端子を溶
接、接着等で取り付け、さらに耐湿性向上、ハンドリン
グ性向上等を目的として、樹脂等で外装し固体電解コン
デンサを得る。Next, the formation of the cathode layer will be described. A conductive material layer is further formed on the outer side of the chemical formed after the formation of the solid electrolyte layer, and this layer is referred to as a cathode layer. The cathode layer connects the solid electrolyte layer and the external terminal (cathode) for mounting,
It also has the effect of reducing the connection resistance and reducing stress during the exterior and mounting of the capacitor. In general, a graphite paste and a silver paste are used together to form the cathode layer. Finally, an external terminal and an exterior are formed. A metal external terminal for mounting is attached to the element after the formation of the cathode by welding, bonding, or the like, and is further packaged with a resin or the like for the purpose of improving moisture resistance and handling properties to obtain a solid electrolytic capacitor.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上述のように、固体電
解コンデンサの陽極体材料として使用できる金属は「弁
作用金属」と呼ばれる一群であるが、実用化されている
のはTa、Alのみである。その理由としては、他の弁
作用金属は陽極酸化により形成される皮膜が絶縁性でな
い、あるいは、絶縁性を有していても固体電解コンデン
サとして実用にならない低い水準に止まることが挙げら
れる。As described above, the metals that can be used as the anode body material of the solid electrolytic capacitor are a group called "valve action metals", but only Ta and Al are practically used. is there. The reason is that the film formed by anodic oxidation of other valve action metals is not insulating, or even if it has an insulating property, it is at a low level that cannot be used as a solid electrolytic capacitor.
【0008】AlとTaも陽極酸化皮膜の形成方法に差
があり、Alでは陽極酸化の工程で様々な物質と反応さ
せ皮膜の特性を制御しているが、Taの場合、反応性が
非常に低いため、陽極酸化工程で酸化皮膜の組成を変え
ることは行われていない。ただし、陽極酸化中に化成液
中のアニオンが皮膜中へ取り込まれることはあるため、
皮膜の特性改善のために様々な化成液種が用いられてい
る。しかし、それによる皮膜の特性の変動は限られてお
り(例えば、欠陥部の減少による漏れ電流の低減等)、
誘電率、絶縁破壊電圧等の特性はTa2O5と基本的に変
わらない。[0008] Al and Ta also differ in the method of forming the anodic oxide film. In the case of Al, the properties of the film are controlled by reacting with various substances in the anodic oxidation step. In the case of Ta, however, the reactivity is very high. Due to the low temperature, the composition of the oxide film is not changed in the anodic oxidation step. However, since anions in the chemical conversion solution may be taken into the film during anodization,
Various chemical conversion liquids are used to improve the properties of the film. However, the change in the characteristics of the film due to this is limited (for example, a reduction in leakage current due to a reduction in defects).
Characteristics such as dielectric constant and dielectric breakdown voltage are basically the same as Ta 2 O 5 .
【0009】そのため、Taを使用する場合には、酸化
皮膜の組成変更を目的としてTa粉末中への他物質のド
ーピング(陽極体焼結時にTa粉末と反応させる)、T
aと他物質との合金粉末の使用等が試みられてきたが、
現時点では未だ実用化されていない。一般的に固体電解
コンデンサの耐電圧を向上させるには陽極酸化皮膜を厚
くすることが行われるが、耐電圧とコンデンサの静電容
量は反比例の関係にあり、耐電圧を向上させると静電容
量が低下してしまうという問題点がある。Therefore, when Ta is used, doping of the Ta powder with another substance (reacting with the Ta powder at the time of sintering the anode body) for the purpose of changing the composition of the oxide film,
The use of alloy powder of a with other substances has been attempted,
It has not been put to practical use yet. Generally, to improve the withstand voltage of a solid electrolytic capacitor, the thickness of the anodic oxide film is increased, but the withstand voltage and the capacitance of the capacitor are inversely proportional. Is reduced.
【0010】エレクトロルミネッセンス(EL)ディス
プレイの絶縁材に使用されているBaTa2O6は、Ta
2O5と誘電率は殆ど変わらないが、2倍以上の耐電圧を
有するあることが知られている。このBaTa2O6を酸
化皮膜として利用できれば、静電容量を低下させること
なく耐電圧の大幅な向上が図れると考えられる。しか
し、前述の通りTa固体電解コンデンサにおいて、その
ような組成の陽極酸化皮膜を得ることは非常に難しい。
また、ELで使用されているような、スパッタ後に加熱
により反応させるという手法は、多孔質体である陽極体
の内部に皮膜が形成できないという欠点があるため使用
できない。BaTa 2 O 6 used as an insulating material of an electroluminescent (EL) display is made of Ta.
Although the dielectric constant is almost the same as that of 2 O 5 , it is known that it has a withstand voltage twice or more. If this BaTa 2 O 6 can be used as an oxide film, it is considered that the withstand voltage can be greatly improved without lowering the capacitance. However, as described above, it is very difficult to obtain an anodic oxide film having such a composition in a Ta solid electrolytic capacitor.
In addition, a method of performing a reaction by heating after sputtering, such as that used in EL, has a drawback that a film cannot be formed inside an anode body which is a porous body, and thus cannot be used.
【0011】このような欠点を生じる理由として、Ta
自体の反応性が低いことが挙げられる。通常、Ta固体
電解コンデンサ用の陽極酸化皮膜形成の場合は、1at
m、室温〜90℃程度の条件が選ばれているが、この条
件下では陽極酸化中に化成液のアニオンがTa2O5皮膜
に取り込まれることはあっても、それらがTaまたはT
a2O5と反応を起こすことはない。従って、上記の陽極
酸化の条件下で化成液としてBa塩等の水溶液を用いて
も、Ba化合物を陽極酸化皮膜として得ることはできな
い。上記の点に鑑み、本発明は、Ta陽極体の陽極酸化
後、あるいは陽極酸化時に皮膜組成を変化させて、特性
改善を行ったTa固体電解コンデンサおよびその製造方
法を提供することを目的とする。[0011] The reason for producing such a defect is that Ta
Low reactivity of itself. Normally, when forming an anodic oxide film for a Ta solid electrolytic capacitor, 1 at
m and room temperature to about 90 ° C. are selected. Under these conditions, even though anions of the chemical conversion solution may be incorporated into the Ta 2 O 5 film during anodic oxidation, they may be Ta or T 2.
It does not react with a 2 O 5 . Therefore, a Ba compound cannot be obtained as an anodized film even if an aqueous solution of a Ba salt or the like is used as a chemical conversion solution under the above-described anodic oxidation conditions. In view of the above, an object of the present invention is to provide a Ta solid electrolytic capacitor having improved characteristics by changing the film composition after or during anodic oxidation of a Ta anode body and a method of manufacturing the same. .
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明に係るTa固体電
解コンデンサは、誘電体層としてTa2O5とBaTa 2
O6の複合酸化物層を有することを特徴とする。また、
本発明に係るTa固体電解コンデンサは、誘電体層とし
てBaTa2O6のみの酸化物層を有することを特徴とす
る。すなわち、Ta固体電解コンデンサの誘電体層とし
てTa2O5とBaTa2O6の複合酸化物層、あるいはB
aTa2O6のみの酸化物層を用いることで、陽極酸化皮
膜を厚くすることなくTa固体電解コンデンサの耐電圧
を向上させることができ、耐電圧の向上によるTa固体
電解コンデンサの静電容量低下を抑えることができる。According to the present invention, there is provided a Ta solid-state device according to the present invention.
The capacitor is made of Ta as a dielectric layer.TwoOFiveAnd BaTa Two
O6Characterized by having a composite oxide layer of Also,
The Ta solid electrolytic capacitor according to the present invention has a dielectric layer
BaTaTwoO6Characterized by having only an oxide layer
You. That is, the dielectric layer of the Ta solid electrolytic capacitor
TaTwoOFiveAnd BaTaTwoO6Or a composite oxide layer of
aTaTwoO6By using only the oxide layer, the anodized skin
Withstand voltage of Ta solid electrolytic capacitor without thick film
Can be improved, and the Ta solid
A decrease in the capacitance of the electrolytic capacitor can be suppressed.
【0013】本発明に係るTa固体電解コンデンサの製
造方法は、Taの粉末とバインダを混合してプレス成形
した圧縮物を焼結して得られた陽極体を陽極酸化して、
陽極体表層にTa2O5酸化物層を形成し、次いで水熱合
成法を用いて前記Ta2O5層の一部をBaTa2O6層に
変化させて、Ta2O5層とBaTa2O6層の複合酸化物
層を誘電体層として有する陽極体を得ることを特徴とす
る。すなわち、陽極体表層のTa2O5層を水熱合成法に
より処理して、その一部をBaTa2O6層に変化させる
ことで、静電容量低下を抑えつつ誘電体層の耐電圧を向
上させたTa固体電解コンデンサを得ることができる。The method for manufacturing a Ta solid electrolytic capacitor according to the present invention is characterized in that an anode body obtained by mixing a Ta powder and a binder and sintering a pressed compact is anodized,
The anode body surface to form a Ta 2 O 5 oxide layer, then by changing the BaTa 2 O 6 layers a portion of the Ta 2 O 5 layer using hydrothermal synthesis method, Ta 2 O 5 layer and BaTa An anode body having a 2 O 6 composite oxide layer as a dielectric layer is obtained. That is, the Ta 2 O 5 layer on the surface of the anode body is treated by a hydrothermal synthesis method, and a part of the Ta 2 O 5 layer is changed to a BaTa 2 O 6 layer. An improved Ta solid electrolytic capacitor can be obtained.
【0014】また、本発明に係るTa固体電解コンデン
サの製造方法は、Taの粉末とバインダを混合してプレ
ス成形した圧縮物を焼結して得られた陽極体に、陽極酸
化と水熱合成法を同時に行うことによりBaTa2O6層
のみを誘電体層として有する陽極体を得ることを特徴と
する。すなわち、陽極体に陽極酸化と水熱合成法を同時
に行うことにより、陽極体の表層にBaTa2O6層のみ
を誘電体層として形成することができ、静電容量低下を
抑えつつ誘電体層の耐電圧を向上させたTa固体電解コ
ンデンサを得ることができる。尚、水熱合成法とは、一
般的に高温、高圧下で溶液を用いて特殊な反応を促進さ
せる方法のことであり、本発明では、通常の化成条件で
は生成しないBaTa 2O6を生成させるための重要な手
法となっている。Further, according to the present invention, there is provided a Ta solid electrolytic condenser.
The manufacturing method of the solder is to mix Ta powder and binder
Anodic acid is added to the anode body obtained by sintering
BaTaTwoO6layer
Characterized by obtaining an anode body having only a dielectric layer
I do. In other words, simultaneous anodic oxidation and hydrothermal synthesis are applied to the anode body.
By doing so, the surface layer of the anode body is made of BaTa.TwoO6Layer only
Can be formed as a dielectric layer,
Ta solid electrolytic capacitor with improved withstand voltage of dielectric layer while suppressing
Capacitor can be obtained. In addition, the hydrothermal synthesis method
In general, special reactions are promoted using solutions under high temperature and high pressure.
In the present invention, it is a method under normal formation conditions.
Does not generate BaTa TwoO6Important hand to generate
Has become the law.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以下、図面により本発明について
詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態例のみに
限定されるものではない。第1の実施形態例として、T
a2O5層とBaTa2O6層の複合酸化物層を誘電体層と
して有する固体電解コンデンサの製造方法について説明
する。まず、陽極体の製造方法について述べる。第1の
実施形態例の固体電解コンデンサの陽極体に使用するT
a粉末は、従来使用していた原料をそのまま用いること
ができる。このTa金属粉末に、成形性を高めるための
バインダを1〜5wt%混合し、プレス成形用の造粒粉
1を作製する。この造粒粉1を使用して、図1に示すよ
うにプレス工法により陽極リード2(Ta金属製)を埋
設した圧縮成型体3を作製する。この成型体3を10-6
Torr以下の真空中または不活性ガス雰囲気中で高温
焼結することにより、図2に示すようなTa固体電解コ
ンデンサ用の陽極体4を得る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited to only these embodiments. As a first embodiment, T
A method for manufacturing a solid electrolytic capacitor having a composite oxide layer of an a 2 O 5 layer and a BaTa 2 O 6 layer as a dielectric layer will be described. First, a method for manufacturing the anode body will be described. T used for the anode body of the solid electrolytic capacitor of the first embodiment
As the powder a, the raw materials conventionally used can be used as they are. A binder for improving the formability is mixed with the Ta metal powder in an amount of 1 to 5% by weight to produce a granulated powder 1 for press molding. Using this granulated powder 1, a compression molded body 3 having an anode lead 2 (made of Ta metal) embedded therein is produced by a press method as shown in FIG. This molded body 3 is 10 -6
By sintering at a high temperature in a vacuum of Torr or less or in an inert gas atmosphere, an anode body 4 for a Ta solid electrolytic capacitor as shown in FIG. 2 is obtained.
【0016】次に、陽極体4の表層に誘電体層(Ta2
O5層)を形成する。陽極体4の表面に誘電体層を形成
するため、陽極体4と通電のための対抗電極を電解質溶
液中に浸漬し、陽極体4を正電位、対抗電極をそれ以下
の電位に保ち通電することにより陽極酸化を行い、第1
の誘電体層6を陽極体表面に形成して、図3に示すよう
な化成体5を得る。このときの第1の誘電体層6はTa
2O5から成っている。Next, a dielectric layer (Ta 2 ) is formed on the surface of the anode body 4.
O 5 layer). In order to form a dielectric layer on the surface of the anode body 4, the anode body 4 and a counter electrode for energization are immersed in an electrolyte solution, and the anode body 4 is maintained at a positive potential, and the counter electrode is maintained at a potential lower than that and energized. Anodization is performed by
Is formed on the surface of the anode body to obtain a chemical conversion body 5 as shown in FIG. At this time, the first dielectric layer 6 is made of Ta.
Consists of 2 O 5 .
【0017】次に第1の誘電体層6の表層に第2の誘電
体層7(BaTa2O6層)を形成する。化成体5をBa
(OH)2水溶液に浸漬し、高温、高圧の飽和水蒸気雰
囲気下に保持することで、第1の誘電体層6(Ta2O5
層)の表面付近が第2の誘電体層7(BaTa2O6層)
に変化し、図4に示すように、誘電体層としてTa2O5
とBaTa2O6の複合酸化物層を有する化成体5を得
る。Next, a second dielectric layer 7 (BaTa 2 O 6 layer) is formed on the surface of the first dielectric layer 6. Chemical conversion 5 is Ba
The first dielectric layer 6 (Ta 2 O 5 ) is immersed in an aqueous solution of (OH) 2 and maintained in a high-temperature, high-pressure saturated steam atmosphere.
Layer) is near the surface of the second dielectric layer 7 (BaTa 2 O 6 layer)
, And as shown in FIG. 4, Ta 2 O 5
And a chemical conversion product 5 having a BaTa 2 O 6 composite oxide layer.
【0018】次に、固体電解質層を形成する。上記の化
成体5の誘電体層6、7の外側に、陽極体金属に対応す
る対抗電極面として固体電解質層を形成すると、コンデ
ンサとしての基本構造が得られる。固体電解質層とし
て、ここでは硝酸マンガンを熱分解することにより得ら
れる二酸化マンガンを用いたが、ポリピロール等の導電
性有機高分子を化学重合、電解重合等により層状に形成
したものを使用することもできる。Next, a solid electrolyte layer is formed. When a solid electrolyte layer is formed outside the dielectric layers 6 and 7 of the above-mentioned chemical conversion 5 as a counter electrode surface corresponding to the anode body metal, a basic structure as a capacitor is obtained. As the solid electrolyte layer, here, manganese dioxide obtained by thermally decomposing manganese nitrate was used, but it is also possible to use a conductive organic polymer such as polypyrrole formed in a layer by chemical polymerization, electrolytic polymerization, or the like. it can.
【0019】次に、陰極層を形成する。上記固体電解質
層形成後の化成体5の外側に、グラファイトペースト、
銀ペーストから成る陰極層を形成する。最後に外部端子
および外装を形成する。上記の陰極形成後の素子に実装
のための金属製外部端子を溶接して取り付け、さらに樹
脂で外装し第1の実施形態例の固体電解コンデンサを得
る。Next, a cathode layer is formed. A graphite paste, on the outside of the chemical conversion body 5 after the formation of the solid electrolyte layer,
A cathode layer made of a silver paste is formed. Finally, an external terminal and an exterior are formed. A metal external terminal for mounting is mounted on the element after the formation of the cathode by welding, and is further packaged with a resin to obtain the solid electrolytic capacitor of the first embodiment.
【0020】以上説明したように、第1の実施形態例の
固体電解コンデンサにあっては、誘電体層としてTa2
O5とBaTa2O6の複合酸化物層を用いることで、陽
極酸化皮膜を厚くすることなく固体電解コンデンサの耐
電圧を向上させることができ、耐電圧の向上による固体
電解コンデンサの静電容量低下を抑えることができる。As described above, in the solid electrolytic capacitor of the first embodiment, Ta 2 is used as the dielectric layer.
By using the composite oxide layer of O 5 and BaTa 2 O 6 , the withstand voltage of the solid electrolytic capacitor can be improved without increasing the thickness of the anodic oxide film, and the capacitance of the solid electrolytic capacitor due to the improvement of the withstand voltage can be improved. Reduction can be suppressed.
【0021】なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば、上記第1の実施形態例では、誘電体層としてTa
2O5とBaTa2O6の複合酸化物層を用いたが、BaT
a2O6層のみを誘電体層として有していても差し支えな
い。The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the first embodiment, Ta is used as the dielectric layer.
Although a composite oxide layer of 2O 5 and BaTa 2 O 6 was used, BaT
It may have only the a 2 O 6 layer as the dielectric layer.
【0022】以下、第2の実施形態例として、BaTa
2O6層のみを誘電体層として有する固体電解コンデンサ
の製造方法について説明する。尚、第2の実施形態例が
第1の実施形態例と異なる工程は誘電体層の形成部分の
みであり、その他の工程については第1の実施形態例を
援用して説明を省略する。上記陽極体4の表面に誘電体
層を形成するため、陽極酸化を行う。このとき、化成液
をBa(OH)2水溶液とし、さらに、高温高圧の飽和
水蒸気雰囲気中で陽極酸化を実施することにより、誘電
体層としてBaTa2O6層のみが形成される。Hereinafter, as a second embodiment, BaTa
A method for manufacturing a solid electrolytic capacitor having only a 2 O 6 layer as a dielectric layer will be described. The steps in which the second embodiment differs from the first embodiment are only the portions where the dielectric layer is formed, and the description of the other steps is omitted with reference to the first embodiment. Anodization is performed to form a dielectric layer on the surface of the anode body 4. At this time, the chemical conversion solution is an aqueous solution of Ba (OH) 2 , and anodization is performed in a saturated steam atmosphere of high temperature and high pressure, so that only the BaTa 2 O 6 layer is formed as the dielectric layer.
【0023】以上説明したように、第2の実施形態例の
固体電解コンデンサにあっては、誘電体層としてBaT
a2O6の酸化物層を用いることで、陽極酸化皮膜を厚く
することなく固体電解コンデンサの耐電圧を向上させる
ことができ、耐電圧の向上による固体電解コンデンサの
静電容量低下を抑えることができる。As described above, in the solid electrolytic capacitor of the second embodiment, BaT is used as the dielectric layer.
By using the oxide layer of a 2 O 6 , the withstand voltage of the solid electrolytic capacitor can be improved without increasing the thickness of the anodic oxide film, and a decrease in the capacitance of the solid electrolytic capacitor due to the improvement in the withstand voltage can be suppressed. Can be.
【0024】[0024]
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるもので
はない。 (実施例1)平均粒径10μmのTa金属粉末にバイン
ダを1〜5wt%混合し、プレス成形用の造粒粉を作製
した。この造粒粉を使用してプレス工法により陽極リー
ド(Ta金属製)を埋設した圧縮成型体を作製した。こ
の成型体を10-6Torr以下の真空中または不活性ガ
ス雰囲気中で、1600℃にて30分焼結することによ
り、Ta固体電解コンデンサ用の陽極体を得た。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. (Example 1) 1-5 wt% of a binder was mixed with Ta metal powder having an average particle diameter of 10 µm to prepare a granulated powder for press molding. Using this granulated powder, a compression molded body having an anode lead (made of Ta metal) embedded therein was produced by a press method. The molded body was sintered at 1600 ° C. for 30 minutes in a vacuum of 10 −6 Torr or less or in an inert gas atmosphere to obtain an anode body for a Ta solid electrolytic capacitor.
【0025】この陽極体を陽極酸化することで、Ta2
O5誘電体層を形成し、化成体を得た。この化成体を
0.2NのBa(OH)2水溶液に浸漬し、そのまま温
度120℃、気圧2atmの飽和水蒸気雰囲気中に約3
0分放置した。これにより、陽極体のTa2O5誘電体層
の表面付近にBaTa2O6誘電体層を形成した。By anodizing this anode body, Ta 2
An O 5 dielectric layer was formed to obtain a chemical conversion product. This chemical conversion product is immersed in a 0.2N Ba (OH) 2 aqueous solution, and is placed in a saturated steam atmosphere at a temperature of 120 ° C. and a pressure of 2 atm for about 3 hours.
Left for 0 minutes. Thus, a BaTa 2 O 6 dielectric layer was formed near the surface of the Ta 2 O 5 dielectric layer of the anode body.
【0026】上記化成体の誘電体層の外側に、硝酸マン
ガンを熱分解することにより得られる二酸化マンガン層
を、陽極体金属に対応する対抗電極面としての固体電解
質層として形成した。上記固体電解質層形成後の化成体
の外側に更にグラファイトペースト、銀ペーストから成
る陰極層を形成した。上記陰極形成後の素子に実装のた
めの金属製外部端子を溶接し、さらに樹脂で外装しTa
固体電解コンデンサを得た。A manganese dioxide layer obtained by thermally decomposing manganese nitrate was formed as a solid electrolyte layer as a counter electrode surface corresponding to the anode metal on the outside of the dielectric layer of the above-mentioned chemical conversion body. A cathode layer composed of a graphite paste and a silver paste was further formed on the outside of the formed body after the formation of the solid electrolyte layer. A metal external terminal for mounting is welded to the element after the formation of the cathode, and is further covered with resin to form a Ta.
A solid electrolytic capacitor was obtained.
【0027】(比較例1)BaTa2O6誘電体層の形成
工程を行わない以外は上記実施例1と同様の方法で、T
a固体電解コンデンサを得た。尚、実施例1、比較例1
とも、30μF−50〜80V程度の静電容量および絶
縁破壊電圧が得られる条件(粉末粒径、粉末量、焼結条
件、化成電圧)を設定して製造した。(Comparative Example 1) A method similar to that of Example 1 except that the step of forming a BaTa 2 O 6 dielectric layer was not performed was performed.
a Solid electrolytic capacitor was obtained. Example 1 and Comparative Example 1
In each case, the conditions (a powder particle size, a powder amount, a sintering condition, a formation voltage) under which a capacitance and a dielectric breakdown voltage of about 30 μF-50 to 80 V were obtained were set.
【0028】実施例および比較例を比較する手段とし
て、静電容量と絶縁破壊電圧の2特性を用いた。以下に
測定条件を示す。静電容量測定には、測定周波数:12
0Hz、実効値:1.0Vrms、バイアス電圧:1.
5Vという条件を用いた。絶縁破壊電圧測定には、電圧
昇圧速度:10V/min、破壊判定電流:10mAと
いう条件を用いた。As a means for comparing the embodiment and the comparative example, two characteristics of capacitance and breakdown voltage were used. The measurement conditions are shown below. Measurement frequency: 12 for capacitance measurement
0 Hz, effective value: 1.0 Vrms, bias voltage: 1.
The condition of 5V was used. The breakdown voltage measurement was performed under the conditions of a voltage boosting rate: 10 V / min and a breakdown determination current: 10 mA.
【0029】結果を図5に示す。図5Aは実施例1と比
較例1の絶縁破壊電圧の変化、図5Bは静電容量の変化
を示している。図5Aから実施例1のコンデンサの方が
比較例1のコンデンサより約1.5倍の高い絶縁破壊電
圧を有することが判る。また、図5Bから、実施例1の
コンデンサは、比較例1のコンデンサよりも静電容量は
低下しているものの、低下幅は約3%にすぎないことが
判る。FIG. 5 shows the results. FIG. 5A shows a change in dielectric breakdown voltage of Example 1 and Comparative Example 1, and FIG. 5B shows a change in capacitance. From FIG. 5A, it can be seen that the capacitor of Example 1 has a breakdown voltage about 1.5 times higher than the capacitor of Comparative Example 1. FIG. 5B shows that although the capacitance of the capacitor of Example 1 is lower than that of the capacitor of Comparative Example 1, the decrease is only about 3%.
【0030】図6Aは、化成皮膜を厚くすることで、実
施例1と同程度の絶縁破壊電圧を得る場合の絶縁破壊電
圧の変化、図6Bは静電容量の変化を示している。従来
工法で絶縁破壊電圧を高めるためには、誘電体層である
化成皮膜を厚くするしかない。このため、図6Aに示す
ように絶縁破壊電圧を約1.5倍に設計すると、図6B
に示すように静電容量は約33%減少することになる。FIG. 6A shows the change in the breakdown voltage when the same chemical breakdown film as in Example 1 is obtained by increasing the thickness of the chemical conversion film, and FIG. 6B shows the change in the capacitance. The only way to increase the dielectric breakdown voltage by the conventional method is to increase the thickness of the chemical conversion film as the dielectric layer. Therefore, when the breakdown voltage is designed to be about 1.5 times as shown in FIG.
As shown in the figure, the capacitance is reduced by about 33%.
【0031】上記実施例1のTa固体電解コンデンサは
図5のグラフに示す通り、絶縁破壊電圧を比較例1の約
1.5倍に高めることができる。さらに従来は絶縁破壊
電圧の上昇に反比例して減少していた静電容量も、約3
%のわずかな減少幅に留めることができる。この様な効
果が得られる理由は、Ta2O5の絶縁破壊電圧が1.5
(MV/cm)であるのに対し、BaTa2O6の絶縁破
壊電圧は3.5(MV/cm)と、Ta2O5の約2.3
倍も高い絶縁破壊電圧を有していること、比誘電率はT
a2O5の23に対してBaTa2O6は22と、約4%し
か低下しないことに起因する。As shown in the graph of FIG. 5, the Ta solid electrolytic capacitor of Example 1 can increase the breakdown voltage to about 1.5 times that of Comparative Example 1. Furthermore, the capacitance, which conventionally decreased in inverse proportion to the increase in the breakdown voltage, also increased to about 3%.
%. The reason for obtaining such an effect is that the dielectric breakdown voltage of Ta 2 O 5 is 1.5
(MV / cm), whereas the dielectric breakdown voltage of BaTa 2 O 6 is 3.5 (MV / cm), which is about 2.3 that of Ta 2 O 5 .
That the dielectric breakdown voltage is twice as high,
BaTa 2 O 6 is 22 compared to 23 of a 2 O 5 , which is attributable to a decrease of only about 4%.
【0032】実施例1のコンデンサの絶縁破壊電圧は約
1.5倍にしか向上していないが、それはTa2O5層の
一部のみがBaTa2O6に変化しているためである。ま
た、一般的に高温、高圧下で溶液を用いて特殊な反応を
促進させる方法は水熱合成法と呼ばれており、本発明で
は通常の化成条件では生成しないBaTa2O6を生成さ
せるための重要な手法となっている。The breakdown voltage of the capacitor of Example 1 is improved only about 1.5 times, because only a part of the Ta 2 O 5 layer is changed to BaTa 2 O 6 . In general, a method of promoting a special reaction by using a solution under a high temperature and a high pressure is called a hydrothermal synthesis method, and in the present invention, BaTa 2 O 6 which is not generated under normal formation conditions is formed. Has become an important technique.
【0033】他の実施例として、誘電体層の製造方法の
異なる例について説明する。 (実施例2)上記陽極体の表面に陽極酸化により誘電体
層を形成する際に、化成液を0.2NのBa(OH)2
水溶液とし、さらに、温度120℃、気圧2atmの飽
和水蒸気雰囲気中で陽極酸化を実施することにより、誘
電体層としてBaTa2O6のみが形成される。As another embodiment, a different example of a method for manufacturing a dielectric layer will be described. (Example 2) When forming a dielectric layer on the surface of the above-mentioned anode body by anodic oxidation, a chemical conversion solution was made of 0.2N Ba (OH) 2.
By performing anodic oxidation in an aqueous solution and in a saturated steam atmosphere at a temperature of 120 ° C. and a pressure of 2 atm, only BaTa 2 O 6 is formed as a dielectric layer.
【0034】実施例2においては、誘電体層がBaTa
2O6のみであるため、絶縁破壊電圧は若干実施例1より
も向上する。ただし、実施例2の工法は、高温、高圧の
飽和水蒸気雰囲気下で陽極酸化のための通電を行う必要
があるため、配線の電気的な絶縁等を保持する必要があ
る。In the second embodiment, the dielectric layer is made of BaTa.
Since there is only 2 O 6 , the dielectric breakdown voltage is slightly higher than in the first embodiment. However, in the method of the second embodiment, it is necessary to conduct electricity for anodic oxidation in a high-temperature, high-pressure saturated steam atmosphere, so that it is necessary to maintain electrical insulation of the wiring.
【0035】(実施例3)上記陽極体の表面に誘電体層
を形成するため、実施例1と同様に陽極酸化によりTa
2O5層を形成した後、その一部を水熱合成法によりBa
Ta2O6に変化させる。このとき、浸漬用のBa(O
H)2水溶液の濃度を0.1N、雰囲気温度を200℃
とする。Example 3 In order to form a dielectric layer on the surface of the above-mentioned anode body, Ta was anodic oxidized in the same manner as in Example 1.
After the formation of the 2 O 5 layer, a part of the layer was
Change to Ta 2 O 6 . At this time, Ba (O
H) 0.1 N concentration of 2 aqueous solution, the ambient temperature 200 ° C.
And
【0036】実施例3においては、Ba(OH)2水溶
液の濃度を下げており、このためより高温の飽和水蒸気
雰囲気が必要となる。実用上は、水溶液濃度は0.1N
以上であることが望ましい。尚、実施例2の場合に用い
るBa(OH)2濃度に関しても全く同じことが言え
る。In the third embodiment, the concentration of the Ba (OH) 2 aqueous solution is reduced, so that a higher temperature saturated steam atmosphere is required. In practice, the aqueous solution concentration is 0.1N
It is desirable that this is the case. The same can be said for the Ba (OH) 2 concentration used in the second embodiment.
【0037】(実施例4)上記陽極体の表面に誘電体層
を形成するため、実施例1と同様に陽極酸化によりTa
2O5を形成する。その後、Ta2O5層の一部を水熱合成
法によりBaTa 2O6に変化させる際に用いる浸漬用の
水溶液として、0.1N以上の濃度のBaO、またはB
aO2の水溶液を用いる。(Embodiment 4) A dielectric layer was formed on the surface of the anode body.
Is formed by anodic oxidation in the same manner as in Example 1 to form Ta.
TwoOFiveTo form Then, TaTwoOFiveHydrothermal synthesis of part of the layer
BaTa by the method TwoO6For immersion used when changing to
BaO or B having a concentration of 0.1 N or more as an aqueous solution
aOTwoUsing an aqueous solution of
【0038】実施例4で用いるBaO、またはBaO2
は水と反応するとBa(OH)2となるため、これらの
水溶液はBa(OH)2と同じである。また、その溶解
時に発熱を伴うことから、Ba(OH)2を用いる方が
より簡便である。BaO or BaO 2 used in Example 4
Reacts with water to form Ba (OH) 2, and these aqueous solutions are the same as Ba (OH) 2 . In addition, it is more convenient to use Ba (OH) 2 because it generates heat during melting.
【0039】(実施例5)上記陽極体の表面に誘電体層
を形成するため、実施例1と同様に陽極酸化によりTa
2O5を形成する。その後、Ta2O5層の一部を水熱合成
法によりBaTa 2O6に変化させる際に用いる浸漬用の
水溶液として、0.1N以上のBa(NO 3)2、または
BaHPO4のアンモニア水溶液を用いる。この方法に
おいても実施例1と同様の効果が得られる。Example 5 A dielectric layer was formed on the surface of the anode body.
Is formed by anodic oxidation in the same manner as in Example 1 to form Ta.
TwoOFiveTo form Then, TaTwoOFiveHydrothermal synthesis of part of the layer
BaTa by the method TwoO6For immersion used when changing to
As an aqueous solution, 0.1 N or more of Ba (NO Three)TwoOr
BaHPOFourIs used. This way
In this case, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
【0040】[0040]
【発明の効果】以上詳細に説明した通り、本発明のTa
固体電解コンデンサは、誘電体層としてTa2O5とBa
Ta2O6の複合酸化物層、あるいはBaTa2O6のみの
酸化物層を用いることで、陽極酸化皮膜を厚くすること
なく固体電解コンデンサの耐電圧を向上させることがで
き、耐電圧の向上による固体電解コンデンサの静電容量
低下を抑えることができる。As described in detail above, the Ta of the present invention
Solid electrolytic capacitors are made of Ta 2 O 5 and Ba as dielectric layers.
By using a composite oxide layer of Ta 2 O 6 or an oxide layer of only BaTa 2 O 6 , the withstand voltage of the solid electrolytic capacitor can be improved without increasing the thickness of the anodic oxide film, and the withstand voltage can be improved. Therefore, a decrease in the capacitance of the solid electrolytic capacitor due to the above can be suppressed.
【0041】本発明のTa固体電解コンデンサの製造方
法では、陽極体表層のTa2O5層を水熱合成法により処
理して、その一部をBaTa2O6層に変化させることが
できる。これにより、誘電体層の耐電圧を向上させたT
a固体電解コンデンサを得ることができる。また、本発
明のTa固体電解コンデンサの製造方法では、陽極体に
陽極酸化と水熱合成法を同時に行うことにより、陽極体
の表層にBaTa2O6層のみを誘電体層として形成する
ことができる。これにより、誘電体層の耐電圧を向上さ
せたTa固体電解コンデンサを得ることができる。In the method for manufacturing a Ta solid electrolytic capacitor of the present invention, the Ta 2 O 5 layer on the surface of the anode body is treated by a hydrothermal synthesis method, and a part thereof can be changed to a BaTa 2 O 6 layer. Thereby, the T with improved withstand voltage of the dielectric layer is improved.
a A solid electrolytic capacitor can be obtained. In the method for manufacturing a Ta solid electrolytic capacitor of the present invention, it is possible to form only the BaTa 2 O 6 layer as a dielectric layer on the surface layer of the anode body by simultaneously performing anodic oxidation and hydrothermal synthesis on the anode body. it can. Thereby, a Ta solid electrolytic capacitor in which the withstand voltage of the dielectric layer is improved can be obtained.
【図1】 圧縮成型体3を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing a compression molded body 3. FIG.
【図2】 Ta固体電解コンデンサ用の陽極体4を示す
概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing an anode body 4 for a Ta solid electrolytic capacitor.
【図3】 誘電体層としてTa2O5の酸化物層を有する
化成体5を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing a chemical conversion body 5 having a Ta 2 O 5 oxide layer as a dielectric layer.
【図4】 誘電体層としてTa2O5とBaTa2O6の複
合酸化物層を有する化成体5を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic view showing a chemical conversion body 5 having a composite oxide layer of Ta 2 O 5 and BaTa 2 O 6 as a dielectric layer.
【図5】 図5Aは実施例1と比較例1の絶縁破壊電圧
の変化、図5Bは静電容量の変化を示すグラフである。FIG. 5A is a graph showing a change in dielectric breakdown voltage of Example 1 and Comparative Example 1, and FIG. 5B is a graph showing a change in capacitance.
【図6】 図6Aは、化成皮膜を厚くすることで実施例
1と同程度の絶縁破壊電圧を得る場合の絶縁破壊電圧の
変化、図6Bは静電容量の変化を示すグラフである。FIG. 6A is a graph showing a change in a dielectric breakdown voltage when a chemical conversion film is made thick to obtain a breakdown voltage similar to that of Example 1, and FIG. 6B is a graph showing a change in a capacitance.
1 造粒粉 2 陽極リード 3 圧縮成型体 4 陽極体 5 化成体 6 第1の誘電体層(Ta2O5層) 7 第2の誘電体層(BaTa2O6層)REFERENCE SIGNS LIST 1 Granulated powder 2 Anode lead 3 Compression molded body 4 Anode body 5 Chemical compound 6 First dielectric layer (Ta 2 O 5 layer) 7 Second dielectric layer (BaTa 2 O 6 layer)
Claims (4)
の複合酸化物層を有することを特徴とするTa固体電解
コンデンサ。1. A dielectric layer comprising Ta 2 O 5 and BaTa 2 O 6
A Ta solid electrolytic capacitor having a composite oxide layer of
物層を有することを特徴とするTa固体電解コンデン
サ。2. A Ta solid electrolytic capacitor having an oxide layer of only BaTa 2 O 6 as a dielectric layer.
成形した圧縮物を焼結して得られた陽極体を陽極酸化し
て、陽極体表層にTa2O5酸化物層を形成し、次いで水
熱合成法を用いて前記Ta2O5層の一部をBaTa2O6
層に変化させて、Ta2O5層とBaTa2O6層の複合酸
化物層を誘電体層として有する陽極体を得ることを特徴
とするTa固体電解コンデンサの製造方法。3. An anode body obtained by mixing a Ta powder and a binder and sintering a press-formed compact is anodized to form a Ta 2 O 5 oxide layer on a surface layer of the anode body. Next, a part of the Ta 2 O 5 layer was converted to BaTa 2 O 6
A method for producing a Ta solid electrolytic capacitor, characterized in that an anode body having a composite oxide layer of a Ta 2 O 5 layer and a BaTa 2 O 6 layer as a dielectric layer is obtained by changing into a layer.
成形した圧縮物を焼結して得られた陽極体に、陽極酸化
と水熱合成法を同時に行うことによりBaTa2O6層の
みを誘電体層として有する陽極体を得ることを特徴とす
るTa固体電解コンデンサの製造方法。4. An anode body obtained by mixing a Ta powder and a binder and sintering a press-formed compact is subjected to anodic oxidation and hydrothermal synthesis simultaneously to form only a BaTa 2 O 6 layer. A method for producing a Ta solid electrolytic capacitor, characterized in that an anode body having a dielectric layer is obtained.
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- 1998-08-19 JP JP23333398A patent/JP3486113B2/en not_active Expired - Fee Related
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