JP2006108172A - Electrolytic capacitor and manufacturing method therefor - Google Patents

Electrolytic capacitor and manufacturing method therefor Download PDF

Info

Publication number
JP2006108172A
JP2006108172A JP2004289110A JP2004289110A JP2006108172A JP 2006108172 A JP2006108172 A JP 2006108172A JP 2004289110 A JP2004289110 A JP 2004289110A JP 2004289110 A JP2004289110 A JP 2004289110A JP 2006108172 A JP2006108172 A JP 2006108172A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
anode
niobium
layer
electrolytic capacitor
solid electrolytic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004289110A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takahisa Iida
貴久 飯田
Mamoru Kimoto
衛 木本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2004289110A priority Critical patent/JP2006108172A/en
Publication of JP2006108172A publication Critical patent/JP2006108172A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrolytic capacitor having a small leakage current, and to provide a manufacturing method therefor. <P>SOLUTION: In the electrolytic capacitor 100, an anode 1 comprises a base 1a, which is made of a porous sintered body of niobium particles, a surface layer 1b which is made of niobium boride and formed on the base 1a, and an anode node 1c which is partly embedded in the base 1a, with a dielectric layer 2 which is made of niobium oxide formed by anodization being formed on the surface layer 1b. An electrolytic layer 3 made of polypyrrole is formed on the dielectric layer 2, and a cathode 4 is formed on the electrolytic layer 3. A conductive adhesive layer 5 and a cathode terminal 6 are formed on the upper surface of the cathode 4. An anode terminal 7 is weld-connected to the top of the anode lead 1c of the anode 1. A mold exterior resin 8 is formed around a second conductive layer 4b, the cathode terminal 6, and the anode terminal 7, such that the ends of the cathode terminal 6 and the anode terminal 7 are drawn out. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、固体電解コンデンサおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a solid electrolytic capacitor and a method for manufacturing the same.

酸化ニオブは高い絶縁性を有するとともに、従来の固体電解コンデンサの材料である酸化タンタルに比べて誘電率が約1.8倍と大きいことから、次世代の高容量固体電解コンデンサの誘電体材料として注目されている。ここで、絶縁性の高い酸化ニオブは、ニオブからなる基体を陽極として陽極酸化することによって、容易に陽極上に形成することができる。なお、このとき形成される酸化ニオブの結晶性は、非晶質である。   Niobium oxide has high insulation properties, and its dielectric constant is about 1.8 times that of tantalum oxide, which is the material of conventional solid electrolytic capacitors. Therefore, niobium oxide is a dielectric material for next-generation high-capacity solid electrolytic capacitors. Attention has been paid. Here, niobium oxide having a high insulating property can be easily formed on the anode by anodizing with a niobium substrate as the anode. Note that the niobium oxide formed at this time is amorphous.

従来の酸化ニオブを用いる固体電解コンデンサでは、このように陽極酸化により形成された酸化ニオブを誘電体層として用いているが、この酸化ニオブからなる誘電体層は、リフロー工程などの熱処理の影響を受けやすく、静電容量の安定性が酸化タンタルなどの他の誘電体材料を用いる固体電解コンデンサに比べて劣っていた。そこで、静電容量の低下を抑制するために、誘電体層を構成する酸化ニオブ中にニオブ窒化物領域を形成した固体電解コンデンサが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開平11−329902号公報
In conventional solid electrolytic capacitors using niobium oxide, the niobium oxide formed by anodic oxidation is used as a dielectric layer. The dielectric layer made of niobium oxide is not affected by heat treatment such as a reflow process. It was easy to receive, and the stability of the capacitance was inferior to that of solid electrolytic capacitors using other dielectric materials such as tantalum oxide. Therefore, a solid electrolytic capacitor in which a niobium nitride region is formed in niobium oxide constituting the dielectric layer has been proposed in order to suppress a decrease in capacitance (see, for example, Patent Document 1).
JP 11-329902 A

しかしながら、上記のようにニオブ窒化物領域が形成された酸化ニオブを用いる固体電解コンデンサにおいても、リフロー工程などの熱処理後に陽極と陰極との間の漏れ電流が増加するという問題点があった。   However, even in a solid electrolytic capacitor using niobium oxide having a niobium nitride region formed as described above, there is a problem that leakage current between the anode and the cathode increases after heat treatment such as a reflow process.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、
この発明の1つの目的は、漏れ電流が小さい固体電解コンデンサを提供することである。
The present invention has been made to solve the above problems,
One object of the present invention is to provide a solid electrolytic capacitor with low leakage current.

この発明のもう1つの目的は、漏れ電流が小さい固体電解コンデンサの製造方法を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a solid electrolytic capacitor with a small leakage current.

上記目的を達成するために、この発明の第1の局面による固体電解コンデンサは、ニオブからなる基体上にホウ化ニオブからなる表面層を有する陽極と、陽極上に形成された酸化ニオブからなる誘電体層と、誘電体層上に形成された陰極とを備える。   In order to achieve the above object, a solid electrolytic capacitor according to a first aspect of the present invention includes an anode having a surface layer made of niobium boride on a substrate made of niobium, and a dielectric made of niobium oxide formed on the anode. A body layer and a cathode formed on the dielectric layer.

この第1の局面による固体電解コンデンサでは、上記のように、基体と酸化ニオブからなる誘電体層との間に、ホウ化ニオブからなる表面層が形成されている。ホウ化ニオブからなる表面層中では酸素原子は拡散しにくいので、ホウ化ニオブからなる表面層によって、誘電体層中の酸素原子が基体に向かって拡散することを抑制することができる。この結果、リフロー工程などの熱処理を行った場合においても、誘電体層から陽極に酸素が拡散することを抑制できるので、誘電体層の厚みが減少しにくく、誘電体層の絶縁性も低下しにくい。したがって、この第1の局面の発明においては、漏れ電流の小さい固体電解コンデンサを得ることができる。   In the solid electrolytic capacitor according to the first aspect, as described above, the surface layer made of niobium boride is formed between the base and the dielectric layer made of niobium oxide. Since oxygen atoms hardly diffuse in the surface layer made of niobium boride, the surface layer made of niobium boride can prevent the oxygen atoms in the dielectric layer from diffusing toward the substrate. As a result, even when a heat treatment such as a reflow process is performed, oxygen can be prevented from diffusing from the dielectric layer to the anode, so that the thickness of the dielectric layer is difficult to decrease, and the insulating property of the dielectric layer also decreases. Hateful. Therefore, in the invention of the first aspect, a solid electrolytic capacitor with a small leakage current can be obtained.

なお、酸素原子は、結晶性のホウ化ニオブ中よりも非晶質のホウ化ニオブ中の方が拡散しにくいので、表面層を構成するホウ化ニオブの結晶構造は、非晶質の方がより一層、誘電体層中の酸素原子が基体に向かって拡散することを抑制することができる。   Since oxygen atoms are less diffusible in amorphous niobium boride than in crystalline niobium boride, the crystal structure of niobium boride constituting the surface layer is more amorphous. Further, it is possible to suppress the oxygen atoms in the dielectric layer from diffusing toward the substrate.

上記第1の局面による固体電解コンデンサにおいて、好ましくは、表面層中のホウ素濃度は、1原子%〜10原子%の範囲である。ホウ素含有量が1原子%未満になると、酸素原子の拡散を抑制する効果が小さくなる。また、ホウ素含有量が10原子%を超えると、表面層を構成するホウ化ニオブが結晶化しやすくなるので、この場合、酸素が拡散しやすく、漏れ電流が逆に増加しやすい。従って、表面層中のホウ素濃度を1原子%〜10原子%の範囲とすることにより、漏れ電流をより小さくすることができる。   In the solid electrolytic capacitor according to the first aspect, preferably, the boron concentration in the surface layer is in the range of 1 atomic% to 10 atomic%. When the boron content is less than 1 atomic%, the effect of suppressing the diffusion of oxygen atoms is reduced. Further, when the boron content exceeds 10 atomic%, niobium boride constituting the surface layer is easily crystallized. In this case, oxygen is easily diffused, and the leakage current is liable to increase. Therefore, the leakage current can be further reduced by setting the boron concentration in the surface layer in the range of 1 atomic% to 10 atomic%.

また、この発明の第2の局面による固体電解コンデンサの製造方法は、ニオブからなる基体をホウ素を含む溶融塩中で電解処理することにより、基体上にホウ化ニオブからなる表面層を有する陽極を形成する工程と、陽極を水溶液中で陽極酸化することにより、該陽極上に酸化ニオブからなる誘電体層を形成する工程と、誘電体層上に陰極を形成する工程とを備える。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for producing a solid electrolytic capacitor comprising: an anode having a surface layer made of niobium boride on a substrate by electrolytically treating the substrate made of niobium in a molten salt containing boron. A step of forming a dielectric layer made of niobium oxide on the anode by anodizing the anode in an aqueous solution, and a step of forming a cathode on the dielectric layer.

この第2の局面による固体電解コンデンサの製造方法では、上記のように、ホウ素を含む溶融塩中でニオブからなる基体を電解処理することにより、溶融塩中のホウ素を基体の表面で還元し、基体表面のニオブをホウ化処理することができる。これにより、ホウ化ニオブからなる表面層を基体の表面に容易に形成することができる。その結果、誘電体層中の酸素原子が基体に向かって拡散しにくくなるので、誘電体層の厚みが減少しにくく、誘電体層の絶縁性が低下することを抑制することができる。したがって、この第2の局面の発明においては、漏れ電流の小さい固体電解コンデンサを容易に製造することができる。   In the method for producing a solid electrolytic capacitor according to the second aspect, as described above, by subjecting the substrate made of niobium in the molten salt containing boron to electrolytic treatment, the boron in the molten salt is reduced on the surface of the substrate, Niobium on the substrate surface can be borated. Thereby, a surface layer made of niobium boride can be easily formed on the surface of the substrate. As a result, oxygen atoms in the dielectric layer are less likely to diffuse toward the substrate, so that it is difficult to reduce the thickness of the dielectric layer, and it is possible to suppress a decrease in the insulating properties of the dielectric layer. Therefore, in the invention of the second aspect, a solid electrolytic capacitor with a small leakage current can be easily manufactured.

以下、本発明を実施の形態に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は下記実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能なものである。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and can be appropriately modified and implemented without departing from the scope of the present invention. It is a thing.

図1は、本発明の一実施の形態による直方体状の固体電解コンデンサの断面構造図である。   FIG. 1 is a cross-sectional structure diagram of a rectangular parallelepiped solid electrolytic capacitor according to an embodiment of the present invention.

図1に示すように、固体電解コンデンサ100では、陽極1は、約2μmの粒径を有するニオブ粒子の多孔質焼結体からなる外形約3.3mm×約2.7mm×約1.7mmの直方体状の基体1aと、基体1aの周囲を覆うように、基体1a上に形成されたホウ化ニオブからなる表面層1bと、基体1aに一部が埋め込まれたニオブからなる線状の陽極リード1cとから構成されている。   As shown in FIG. 1, in the solid electrolytic capacitor 100, the anode 1 has an outer shape of about 3.3 mm × about 2.7 mm × about 1.7 mm made of a porous sintered body of niobium particles having a particle size of about 2 μm. A rectangular parallelepiped base 1a, a surface layer 1b made of niobium boride formed on the base 1a so as to cover the periphery of the base 1a, and a linear anode lead made of niobium partially embedded in the base 1a 1c.

表面層1b上には、表面層1bの周囲を覆うように酸化ニオブからなる誘電体層2が形成されている。また、誘電体層2上には、誘電体層2の周囲を覆うようにポリピロールなどからなる電解質層3が形成され、電解質層3上には、電解質層3の周囲を覆うように陰極4が形成されている。陰極4は、電解質層3の周囲を覆うように形成されたカーボンペーストからなる第1導電層4aと、第1導電層4aの周囲を覆うように形成された銀ペーストからなる第2導電層4bとから構成されている。   A dielectric layer 2 made of niobium oxide is formed on the surface layer 1b so as to cover the periphery of the surface layer 1b. An electrolyte layer 3 made of polypyrrole or the like is formed on the dielectric layer 2 so as to cover the periphery of the dielectric layer 2, and a cathode 4 is formed on the electrolyte layer 3 so as to cover the periphery of the electrolyte layer 3. Is formed. The cathode 4 includes a first conductive layer 4a made of carbon paste formed so as to cover the periphery of the electrolyte layer 3, and a second conductive layer 4b made of silver paste formed so as to cover the periphery of the first conductive layer 4a. It consists of and.

陰極4の周囲のうち上面には、導電性接着剤層5が形成され、さらに導電性接着剤層5上には、表面をニッケルめっきした約0.1mmの厚さを有する鉄箔からなる陰極端子6が形成されている。基体1aから露出した陽極リード1c上には、表面をニッケルめっきした約0.1mmの厚さを有する鉄箔からなる陽極端子7が溶接により接続されている。また、陰極端子6および陽極端子7の端部が外部に引き出されるように、第2導電層4b、陰極端子6および陽極端子7の周囲には、モールド外装樹脂8が形成されている。これにより、本発明の一実施の形態による固体電解コンデンサ100が構成されている。   A conductive adhesive layer 5 is formed on the upper surface of the periphery of the cathode 4, and a cathode made of an iron foil having a thickness of about 0.1 mm whose surface is nickel-plated on the conductive adhesive layer 5. Terminal 6 is formed. On the anode lead 1c exposed from the substrate 1a, an anode terminal 7 made of an iron foil having a thickness of about 0.1 mm whose surface is nickel-plated is connected by welding. In addition, a mold exterior resin 8 is formed around the second conductive layer 4b, the cathode terminal 6, and the anode terminal 7 so that the end portions of the cathode terminal 6 and the anode terminal 7 are drawn to the outside. Thereby, the solid electrolytic capacitor 100 according to the embodiment of the present invention is configured.

次に、図1に示す本発明の一実施の形態による固体電解コンデンサの製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing a solid electrolytic capacitor according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described.

まず、約2μmの粒径を有するニオブ粒子の粉体を焼結することにより、外形約3.3mm×約2.7mm×約1.7mmの多孔質焼結体からなる基体1aを形成する。このとき、ニオブからなる線状の陽極リード1cの一部を基体1aに埋め込む。   First, a niobium particle powder having a particle size of about 2 μm is sintered to form a base body 1a made of a porous sintered body having an outer shape of about 3.3 mm × about 2.7 mm × about 1.7 mm. At this time, a part of the linear anode lead 1c made of niobium is embedded in the substrate 1a.

次に、基体1aを溶融したフッ化リチウム−フッ化ナトリウム−フッ化カリウム−ホウフッ化カリウム(溶融LiF−NaF−KF−KBF)などのホウ素を含む溶融塩中で電解処理を行う。これにより、基体1aの表面でホウ素を還元し、基体1a表面のニオブをホウ化処理する。その結果、基体1aの周囲を覆うように、基体1a上にホウ化ニオブからなる表面層1bを形成する。これにより、基体1aと表面層1bと陽極リード1cとから構成される陽極1が作製される。 Next, lithium fluoride was melted substrate 1a - sodium fluoride - performing electrolysis in a molten salt containing boron such as potassium borofluoride (molten LiF-NaF-KF-KBF 4 ) - potassium fluoride. Thereby, boron is reduced on the surface of the substrate 1a, and niobium on the surface of the substrate 1a is borated. As a result, a surface layer 1b made of niobium boride is formed on the base 1a so as to cover the periphery of the base 1a. Thereby, the anode 1 composed of the base body 1a, the surface layer 1b, and the anode lead 1c is manufactured.

次に、陽極1を約60℃に保持した約0.1wt%のリン酸水溶液などの水溶液中において、約8Vの定電圧で約10時間陽極酸化することにより、表面層1bの周囲を覆うように、表面層1b上に酸化ニオブからなる誘電体層2を形成する。   Next, the anode 1 is anodized in an aqueous solution such as an about 0.1 wt% phosphoric acid aqueous solution maintained at about 60 ° C. for about 10 hours at a constant voltage of about 8 V so as to cover the periphery of the surface layer 1 b. Then, the dielectric layer 2 made of niobium oxide is formed on the surface layer 1b.

誘電体層2を形成した後、誘電体層2の周囲を覆うように、誘電体層2上にポリピロールなどからなる電解質層3を重合などにより形成する。また、電解質層3の周囲を覆うように、電解質層3上にカーボンペーストを塗布し、約80℃で約30分間乾燥することによりカーボンペーストからなる第1導電層4aを形成する。また、第1導電層4a上に銀ペーストを塗布し、約170℃で約30分間乾燥することにより銀ペーストからなる第2導電層4bを形成する。これにより、カーボンペーストからなる第1導電層4aおよび銀ペーストからなる第2導電層4bが積層された陰極4を形成する。   After the dielectric layer 2 is formed, an electrolyte layer 3 made of polypyrrole or the like is formed on the dielectric layer 2 by polymerization or the like so as to cover the periphery of the dielectric layer 2. Also, a carbon paste is applied on the electrolyte layer 3 so as to cover the periphery of the electrolyte layer 3, and dried at about 80 ° C. for about 30 minutes, thereby forming the first conductive layer 4a made of the carbon paste. Further, a silver paste is applied on the first conductive layer 4a and dried at about 170 ° C. for about 30 minutes to form the second conductive layer 4b made of the silver paste. Thereby, the cathode 4 in which the first conductive layer 4a made of carbon paste and the second conductive layer 4b made of silver paste are laminated is formed.

次に、表面をニッケルめっきした約0.1mmの厚さを有する鉄箔からなる陰極端子6上に導電性接着剤を約2mg塗布した後、この導電性接着剤を介して陰極4と陰極端子6とを接触させる。さらに、陰極4と陰極端子6とで導電性接着剤を押圧しながら約60℃の温度で約30分間乾燥を行うことにより、陰極4と陰極端子6とを接続する導電性接着剤層5を形成する。また、表面をニッケルめっきした約0.1mmの厚さを有する鉄箔からなる陽極端子7を陽極リード1c上に溶接する。さらに、陰極端子6および陽極端子7の端部が外部に引き出されるように、第2導電層4b、陰極端子6および陽極端子7の周囲にモールド外装樹脂8を形成する。このようにして、本発明の一実施の形態による固体電解コンデンサ100が作製される。   Next, about 2 mg of a conductive adhesive is applied on the cathode terminal 6 made of an iron foil having a thickness of about 0.1 mm whose surface is nickel-plated, and then the cathode 4 and the cathode terminal are passed through the conductive adhesive. 6 is brought into contact. Further, the conductive adhesive layer 5 that connects the cathode 4 and the cathode terminal 6 is formed by drying at a temperature of about 60 ° C. for about 30 minutes while pressing the conductive adhesive between the cathode 4 and the cathode terminal 6. Form. Further, an anode terminal 7 made of an iron foil having a thickness of about 0.1 mm whose surface is nickel-plated is welded onto the anode lead 1c. Further, a mold exterior resin 8 is formed around the second conductive layer 4b, the cathode terminal 6 and the anode terminal 7 so that the end portions of the cathode terminal 6 and the anode terminal 7 are drawn to the outside. Thus, the solid electrolytic capacitor 100 according to one embodiment of the present invention is manufactured.

本実施の形態においては、基体1aと酸化ニオブからなる誘電体層2との間に、ホウ化ニオブからなる表面層2が形成されているので、誘電体層2中の酸素原子が基体1aに向かって拡散することを抑制することができる。これにより、リフロー工程などの熱処理を行った場合においても、誘電体層2から陽極1に酸素が拡散することを抑制できるので、誘電体層2の厚みが減少しにくく、誘電体層2の絶縁性も低下しにくい。したがって、固体電解コンデンサの陽極1と陰極4との間の漏れ電流を小さくすることができる。   In the present embodiment, since the surface layer 2 made of niobium boride is formed between the base 1a and the dielectric layer 2 made of niobium oxide, oxygen atoms in the dielectric layer 2 are formed on the base 1a. It can suppress that it spreads toward. Accordingly, even when heat treatment such as a reflow process is performed, oxygen can be prevented from diffusing from the dielectric layer 2 to the anode 1, so that the thickness of the dielectric layer 2 is not easily reduced, and the dielectric layer 2 is insulated. It is difficult to decrease the nature. Therefore, the leakage current between the anode 1 and the cathode 4 of the solid electrolytic capacitor can be reduced.

また、本実施の形態においては、溶融LiF−NaF−KF−KBFなどのホウ素を含む溶融塩中でニオブからなる基体1aを電解処理しているので、溶融塩中のホウ素を基体1aの表面で還元し、基体1a表面のニオブをホウ化処理することができる。これにより、ホウ化ニオブからなる表面層2を基体1aの表面に容易に形成することができる。その結果、誘電体層2中の酸素原子が基体1aに向かって拡散しにくくなるので、誘電体層2の厚みが減少しにくく、誘電体層2の絶縁性も低下しにくくなる。したがって、陽極1と陰極4との間の漏れ電流の小さい固体電解コンデンサを容易に製造することができる。 Further, in the present embodiment, since the substrate 1a of niobium in a molten salt containing boron such as melt LiF-NaF-KF-KBF 4 are electrolytic treatment, the surface of the substrate 1a boron in the molten salt And niobium on the surface of the substrate 1a can be borated. Thereby, the surface layer 2 made of niobium boride can be easily formed on the surface of the substrate 1a. As a result, oxygen atoms in the dielectric layer 2 are less likely to diffuse toward the substrate 1a, so that the thickness of the dielectric layer 2 is difficult to decrease, and the insulating properties of the dielectric layer 2 are also unlikely to decrease. Therefore, a solid electrolytic capacitor having a small leakage current between the anode 1 and the cathode 4 can be easily manufactured.

また、本実施の形態においては、基体1aの電解処理に用いるホウ素を含む溶融塩として、溶融LiF−NaF−KF−KBF以外にフッ化リチウム−フッ化カリウム−ホウフッ化カリウム(LiF−KF−KBF)、フッ化ナトリウム−フッ化カリウム−ホウフッ化カリウム(NaF−KF−KBF)などの溶融塩も用いることもできる。 Further, in the present embodiment, as a molten salt containing boron for use in electrolytic treatment of the substrate 1a, melt LiF-NaF-KF-KBF 4 lithium fluoride in addition to - potassium fluoride - potassium fluoroborate (LiF-KF Molten salts such as KBF 4 ) and sodium fluoride-potassium fluoride-potassium borofluoride (NaF-KBF-KBF 4 ) can also be used.

また、本実施の形態においては、基体1aとして、ニオブの多孔質焼結体を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ニオブからなる金属箔を用いてもよい。また、基体1aは、ニオブ単体だけでなく例えば、タングステン、バナジウム、亜鉛、アルミニウム、モリブデン、ハフニウムおよびジルコニウムなどの元素を含むニオブ合金から構成されてもよい。   In this embodiment, a niobium porous sintered body is used as the substrate 1a. However, the present invention is not limited to this, and for example, a metal foil made of niobium may be used. Further, the substrate 1a may be made of not only niobium alone but also a niobium alloy containing elements such as tungsten, vanadium, zinc, aluminum, molybdenum, hafnium and zirconium.

また、本実施の形態においては、電解質層3として、ポリピロール以外にポリチオフェンなどの他の導電性高分子や二酸化マンガンなどの他の導電性材料を用いることができる。   In the present embodiment, other conductive polymer such as polythiophene or other conductive material such as manganese dioxide can be used as the electrolyte layer 3 in addition to polypyrrole.

また、本実施の形態においては、誘電体層2と陰極4と間には電解質層3が形成されているが、本発明はこれに限らず、電解質層3を形成することなく、陰極4を誘電体層2上に直接形成してもよい。   In the present embodiment, the electrolyte layer 3 is formed between the dielectric layer 2 and the cathode 4. However, the present invention is not limited to this, and the cathode 4 is formed without forming the electrolyte layer 3. It may be formed directly on the dielectric layer 2.

また、本実施の形態においては、陰極4として第1導電層4aおよび第2導電層4bの積層構造を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、第1導電層4aまたは第2導電層4bのみからなる単層構造でもよい。   In the present embodiment, the stacked structure of the first conductive layer 4a and the second conductive layer 4b is used as the cathode 4, but the present invention is not limited to this, and for example, the first conductive layer 4a. Or the single layer structure which consists only of the 2nd conductive layer 4b may be sufficient.

次に、上記した実施形態による効果を確認するために、以下のような比較実験を行った。   Next, in order to confirm the effect of the above-described embodiment, the following comparative experiment was performed.

(実施例1)
まず、約550℃の溶融LiF−NaF−KF−KBF中に基体1aとカーボン電極を浸漬し、基体1aを陰極に、カーボン電極を陽極にして、約3Vの定電圧をこの基体1aとカーボン電極との間に約1時間印加することにより電解処理を行った。これにより、基体1aの周囲を覆うように、基体1a上に約0.1μmの厚みを有するホウ化ニオブからなる表面層1bを形成した。
Example 1
First, the base 1a and the carbon electrode are immersed in molten LiF-NaF-KBF-KBF 4 at about 550 ° C., and the base 1a is used as a cathode, the carbon electrode is used as an anode, and a constant voltage of about 3 V is applied to the base 1a and the carbon. Electrolytic treatment was performed by applying between the electrodes for about 1 hour. Thus, a surface layer 1b made of niobium boride having a thickness of about 0.1 μm was formed on the base 1a so as to cover the periphery of the base 1a.

なお、このとき形成した表面層1bをX線回折法により分析した結果、金属ニオブのピークしか検出されなかったことから、表面層1bの結晶構造は、非晶質であることがわかった。   In addition, as a result of analyzing the surface layer 1b formed at this time by the X-ray diffraction method, only the peak of metallic niobium was detected, and thus the crystal structure of the surface layer 1b was found to be amorphous.

このようにして形成した表面層1bを有する陽極1を用いて、上記の実施形態と同様の構成および方法で、固体電解コンデンサA1を作製した。   Using the anode 1 having the surface layer 1b formed as described above, a solid electrolytic capacitor A1 was produced by the same configuration and method as in the above embodiment.

(比較例1)
比較例1では、溶融LiF−NaF−KF−KBF中での基体の電解処理を行わない以外は、実施例1と同様の構成および方法により固体電解コンデンサX1を作製した。即ち、比較例1の固体電解コンデンサX1の陽極にはホウ化ニオブからなる表面層は形成されていない。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, a solid electrolytic capacitor X1 was produced by the same configuration and method as in Example 1 except that the electrolytic treatment of the substrate in molten LiF-NaF-KF-KBF 4 was not performed. That is, the surface layer made of niobium boride is not formed on the anode of the solid electrolytic capacitor X1 of Comparative Example 1.

(比較例2)
比較例2では、次のように、固体電解コンデンサX2を作製した。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, a solid electrolytic capacitor X2 was produced as follows.

まず、溶融LiF−NaF−KF−KBF中での電解処理を行っていない基体からなる陽極を約300Torr(約4×10−4Pa)の窒素雰囲気中において、約600℃で約5分間熱処理することにより、陽極の周囲を覆うように、陽極上にニオブ窒化物層を形成した。 First, an anode made of a substrate not subjected to electrolytic treatment in molten LiF-NaF-KF-KBF 4 is heat-treated at about 600 ° C. for about 5 minutes in a nitrogen atmosphere of about 300 Torr (about 4 × 10 −4 Pa). Thus, a niobium nitride layer was formed on the anode so as to cover the periphery of the anode.

次に、この陽極を約60℃に保持した約0.1wt%のリン酸水溶液中において、約8Vの定電圧で約10時間陽極酸化を行った。これにより、陽極の周囲を覆うように、陽極上にニオブ窒化物領域を有する酸化ニオブからなる誘電体層を形成した。   Next, the anode was anodized at a constant voltage of about 8 V for about 10 hours in an about 0.1 wt% aqueous phosphoric acid solution maintained at about 60 ° C. Thus, a dielectric layer made of niobium oxide having a niobium nitride region was formed on the anode so as to cover the periphery of the anode.

そして、このようにして形成した陽極および誘電体層を用いる以外は、実施例1と同様の固体電解コンデンサX2を作製した。尚、固体電解コンデンサX2は、特許文献1に記載されている誘電体層を構成する酸化ニオブ中にニオブ窒化物領域を形成した固体電解コンデンサに相当するものである。   And the solid electrolytic capacitor X2 similar to Example 1 was produced except using the anode and dielectric layer which were formed in this way. The solid electrolytic capacitor X2 corresponds to a solid electrolytic capacitor in which a niobium nitride region is formed in niobium oxide constituting the dielectric layer described in Patent Document 1.

(評価)
次に、上記の固体電解コンデンサA1、X1およびX2の熱処理後の漏れ電流を測定した。
(Evaluation)
Next, the leakage current after heat treatment of the solid electrolytic capacitors A1, X1, and X2 was measured.

まず、各個体電解コンデンサを約240℃に設定した乾燥炉内の空気中において約5分間熱処理を施した後、陰極端子と陽極端子との間に約5Vの定電圧を印加し、約20秒後の漏れ電流を測定した。   First, each solid electrolytic capacitor was heat-treated in air in a drying furnace set at about 240 ° C. for about 5 minutes, and then a constant voltage of about 5 V was applied between the cathode terminal and the anode terminal for about 20 seconds. Later leakage current was measured.

結果を表1に示す。なお、漏れ電流の測定値は、固体電解コンデンサX1における測定値を100とした指数で表示した。   The results are shown in Table 1. In addition, the measured value of the leakage current was displayed as an index with the measured value of the solid electrolytic capacitor X1 as 100.

Figure 2006108172
Figure 2006108172

表1の結果より、実施例1の固体電解コンデンサA1では、固体電解コンデンサX1およびX2と比べて漏れ電流が大きく低減していることがわかった。   From the results of Table 1, it was found that in the solid electrolytic capacitor A1 of Example 1, the leakage current was greatly reduced as compared with the solid electrolytic capacitors X1 and X2.

(実施例2)
実施例2では、溶融LiF−NaF−KF−KBF中での電解処理時間を以下の表2に示すそれぞれの時間とする以外は、実施例1と同様の構成および方法により固体電解コンデンサB1〜B7を作製した。
(Example 2)
In Example 2, the solid electrolytic capacitors B1 to B1 were subjected to the same configuration and method as in Example 1 except that the electrolytic treatment time in molten LiF-NaF-KBF-KBF 4 was set to the respective times shown in Table 2 below. B7 was produced.

なお、各固体電解コンデンサB1〜B7に用いた表面層1bについて、それぞれ電解処理後の試料をX線回折法により分析した。その結果、固体電解コンデンサB1〜B5に用いた表面層1bからは金属ニオブのピークしか検出されなかったが、固体電解コンデンサB6およびB7からはホウ化ニオブのピークが検出された。これにより、固体電解コンデンサB1〜B5に用いた表面層1bの結晶構造は、非晶質であるが、固体電解コンデンサB6およびB7に用いた表面層1bは、結晶性のホウ化ニオブを含んでいることがわかった。   In addition, about the surface layer 1b used for each solid electrolytic capacitor B1-B7, the sample after an electrolysis process was analyzed by the X ray diffraction method, respectively. As a result, only the peak of niobium metal was detected from the surface layer 1b used for the solid electrolytic capacitors B1 to B5, but the peak of niobium boride was detected from the solid electrolytic capacitors B6 and B7. Thus, the crystal structure of the surface layer 1b used for the solid electrolytic capacitors B1 to B5 is amorphous, but the surface layer 1b used for the solid electrolytic capacitors B6 and B7 contains crystalline niobium boride. I found out.

また、固体電解コンデンサA1およびB1〜B7を分解し、陽極1の断面を露出させて、その表面層1bをX線光電子分光分析(XPS)法で分析することにより表面層1b中のホウ素濃度を測定した。   Further, the solid electrolytic capacitors A1 and B1 to B7 are disassembled, the cross section of the anode 1 is exposed, and the surface layer 1b is analyzed by an X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) method to thereby determine the boron concentration in the surface layer 1b. It was measured.

そして、各個体電解コンデンサを約240℃に設定した乾燥炉内の空気中において約5分間熱処理を施した後、陰極端子と陽極端子との間に約5Vの定電圧を印加し、約20秒後の漏れ電流を測定した。   Each solid electrolytic capacitor was heat-treated in air in a drying furnace set at about 240 ° C. for about 5 minutes, and then a constant voltage of about 5 V was applied between the cathode terminal and the anode terminal for about 20 seconds. Later leakage current was measured.

結果を表2に示す。なお、漏れ電流の測定値は、固体電解コンデンサX1における測定値を100とした指数で表示した。   The results are shown in Table 2. In addition, the measured value of the leakage current was displayed as an index with the measured value of the solid electrolytic capacitor X1 as 100.

Figure 2006108172
Figure 2006108172

表2より、いずれの固体電解コンデンサにおいても、固体電解コンデンサX1よりも漏れ電流が小さいことがわかった。また、表面層2中のホウ素濃度が、約1原子%〜約10原子%の範囲では、漏れ電流は、固体電解コンデンサX1の約3割以下に低減している。これにより、誘電体層2中のホウ素濃度の好ましい範囲は、約1原子%〜約10原子%であることがわかった。   From Table 2, it was found that in any solid electrolytic capacitor, the leakage current was smaller than that of the solid electrolytic capacitor X1. Further, when the boron concentration in the surface layer 2 is in the range of about 1 atomic% to about 10 atomic%, the leakage current is reduced to about 30% or less of the solid electrolytic capacitor X1. Thereby, it was found that the preferable range of the boron concentration in the dielectric layer 2 is about 1 atomic% to about 10 atomic%.

本発明の一実施の形態による直方体状の固体電解コンデンサの断面構造図である。1 is a cross-sectional structure diagram of a cuboid solid electrolytic capacitor according to an embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 陽極
1a 基体
1b 表面層
1c 陽極リード
2 誘電体層
3 電解質層
4 陰極
4a 第1導電層
4b 第2導電層
5 導電性接着剤層
6 陰極端子
7 陽極端子
8 モールド外装樹脂
100 固体電解コンデンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Anode 1a Base | substrate 1b Surface layer 1c Anode lead 2 Dielectric layer 3 Electrolyte layer 4 Cathode 4a 1st conductive layer 4b 2nd conductive layer 5 Conductive adhesive layer 6 Cathode terminal 7 Anode terminal 8 Mold exterior resin 100 Solid electrolytic capacitor

Claims (3)

ニオブからなる基体上にホウ化ニオブからなる表面層を有する陽極と、
前記陽極上に形成された酸化ニオブからなる誘電体層と、
前記誘電体層上に形成された陰極とを備える、固体電解コンデンサ。
An anode having a surface layer of niobium boride on a substrate of niobium;
A dielectric layer made of niobium oxide formed on the anode;
A solid electrolytic capacitor comprising a cathode formed on the dielectric layer.
前記表面層中のホウ素濃度は、1原子%〜10原子%の範囲である、請求項1に記載の固体電解コンデンサ。   The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein a boron concentration in the surface layer is in a range of 1 atomic% to 10 atomic%. ニオブからなる基体をホウ素を含む溶融塩中で電解処理することにより、該基体上にホウ化ニオブからなる表面層を有する陽極を形成する工程と、
前記陽極を水溶液中で陽極酸化することにより、該陽極上に酸化ニオブからなる誘電体層を形成する工程と、
前記誘電体層上に陰極を形成する工程とを備える、固体電解コンデンサの製造方法。
Forming an anode having a surface layer made of niobium boride on the substrate by electrolytically treating the substrate made of niobium in a molten salt containing boron; and
Forming a dielectric layer made of niobium oxide on the anode by anodizing the anode in an aqueous solution;
And a step of forming a cathode on the dielectric layer.
JP2004289110A 2004-09-30 2004-09-30 Electrolytic capacitor and manufacturing method therefor Pending JP2006108172A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004289110A JP2006108172A (en) 2004-09-30 2004-09-30 Electrolytic capacitor and manufacturing method therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004289110A JP2006108172A (en) 2004-09-30 2004-09-30 Electrolytic capacitor and manufacturing method therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006108172A true JP2006108172A (en) 2006-04-20

Family

ID=36377574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004289110A Pending JP2006108172A (en) 2004-09-30 2004-09-30 Electrolytic capacitor and manufacturing method therefor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006108172A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007302534A (en) * 2006-05-15 2007-11-22 Air Water Inc Method for manufacturing carbon electrode and carbon electrode obtained by the same
KR101037040B1 (en) * 2007-12-07 2011-05-25 산요덴키가부시키가이샤 Solid electrolytic condenser
US8081421B2 (en) 2007-12-06 2011-12-20 Sanyo Electric Co., Ltd. Solid electrolytic capacitor

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007302534A (en) * 2006-05-15 2007-11-22 Air Water Inc Method for manufacturing carbon electrode and carbon electrode obtained by the same
US8081421B2 (en) 2007-12-06 2011-12-20 Sanyo Electric Co., Ltd. Solid electrolytic capacitor
US8559166B2 (en) 2007-12-06 2013-10-15 Sanyo Electric Co., Ltd. Solid electrolytic capacitor
KR101037040B1 (en) * 2007-12-07 2011-05-25 산요덴키가부시키가이샤 Solid electrolytic condenser
US7974077B2 (en) 2007-12-07 2011-07-05 Sanyo Electric Co., Ltd. Solid electrolytic capacitor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4275044B2 (en) Solid electrolytic capacitor and manufacturing method thereof
JP4850127B2 (en) Solid electrolytic capacitor and manufacturing method thereof
JP5716163B2 (en) Solid electrolytic capacitor and manufacturing method thereof
JP5232899B2 (en) Solid electrolytic capacitor
JP2005294403A (en) Solid electrolytic capacitor and its manufacturing method
JP2015115475A (en) Electrode foil, electrolytic capacitor and manufacturing method of electrode foil
JP5623214B2 (en) Solid electrolytic capacitor
JP2011193035A5 (en)
JP2015073015A (en) Electrode foil, electrolytic capacitor and method of manufacturing electrode foil
JPWO2013088845A1 (en) Solid electrolytic capacitor
JP4454526B2 (en) Solid electrolytic capacitor and manufacturing method thereof
JP2006108172A (en) Electrolytic capacitor and manufacturing method therefor
JP4804235B2 (en) Solid electrolytic capacitor element, manufacturing method thereof and solid electrolytic capacitor
US20120200985A1 (en) Electrode foil and capacitor using same
JP4624017B2 (en) Manufacturing method of solid electrolytic capacitor
JP4947888B2 (en) Manufacturing method of solid electrolytic capacitor
JP2009038365A (en) Solid electrolytic capacitor and method for manufacturing the same
JP2006108626A (en) Solid electrolytic capacitor and its manufacturing method
JP4942837B2 (en) Solid electrolytic capacitor
JP4818006B2 (en) Solid electrolytic capacitor element, manufacturing method thereof and solid electrolytic capacitor
JP2006108173A (en) Solid electrolytic capacitor and its manufacturing method
JP4931730B2 (en) Solid electrolytic capacitor and manufacturing method thereof
JP4545204B2 (en) Solid electrolytic capacitor and manufacturing method thereof
JP2008288561A (en) Niobium solid electrolytic capacitor, and manufacturing method thereof
JP2011249488A (en) Electrode foil and capacitor using the same, and method for producing electrode foil