JP2008166849A - 固体電解コンデンサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 固体電解コンデンサ100は、ニオブ基体1aと窒化ニオブ層1bからなる陽極1において、窒化ニオブ層1bの表面に酸化ニオブからなる誘電体層2が形成されたものである。この固体電解コンデンサ100では、ニオブ基体1a、窒化ニオブ層1bおよび誘電体層2の総量に対する窒素の含有量が0.001重量%以上0.2重量%以下であることが好ましい。また、他の固体電解コンデンサは、窒素雰囲気中において熱処理されたニオブ粉末を焼結することにより陽極を形成する。この陽極の表面に酸化ニオブからなる誘電体層が形成される。この固体電解コンデンサでは、二オブ粉末(NbNx)の組成比Xが0.05以上1.0以下であることが好ましい。
【選択図】 図1
Description
図1は本発明の第1の実施の形態に係る固体電解コンデンサの構造図である。
図2は第2の実施の形態に係る固体電解コンデンサの構造図である。
実施例1では、次の方法で図3に示す固体電解コンデンサを作製した。
まず、ニオブ基体1aとして厚さ0.1mmのニオブ箔を用いた。そのニオブ基体1aを60℃に保持した0.5重量%のリン酸水溶液中において45Vの定電圧で30分間酸化させ、ニオブ基体1aの表面に酸化ニオブからなる誘電体層2を形成した。
次に、誘電体層2が形成されたニオブ基体1aを0.1気圧の窒素雰囲気で600℃に保持した電気炉中に5分間放置した。それにより、ニオブ基体1aと誘電体層2との間に窒化ニオブ層1bが形成される。
続いて、ニオブ基体1aを60℃に保持した0.5重量%のリン酸水溶液中で再び酸化させた。このようにして、実施例1のコンデンサを作製した。
比較例1では、実施例1で用いたニオブ基体1aと同一の厚さ0.1mmのニオブ箔からなるニオブ基体を用い、実施例1の酸化ステップ1のみを行った。このようにして、比較例1のコンデンサを作製した。すなわち、比較例1のコンデンサは、窒化ニオブ層を有さない。
比較例2では、次の方法でコンデンサを作製した。
実施例1で用いたニオブ基体1aと同一の厚さ0.1mmのニオブ箔からなるニオブ基体を窒素雰囲気中で600℃の温度で5分間熱処理し、ニオブ基体の表面に窒化ニオブ層を形成した。
次に、そのニオブ基体を60℃に保持した0.5重量%のリン酸水溶液中において45Vの定電圧で30分間酸化させ、ニオブ基体の表面に酸化ニオブからなる誘電体層を形成した。このようにして、比較例2のコンデンサを作製した。
まず、実施例1のコンデンサの窒素の濃度を熱伝導度法(JIS G 1201)により定量分析した。その結果、実施例1のコンデンサには、0.02重量%の窒素が含有されていた。
次に、実施例2〜15においては、窒素の含有量と漏れ電流との相関性についての検証を行った。
実施例2〜15のコンデンサについて窒素含有量、漏れ電流および粉末X線回折により同定された化合物を表2に表す。
次に、実施例16では、次の方法で図2に示した固体電解コンデンサを作製した。
まず、平均粒径1μmのニオブ粉末を0.1気圧の窒素雰囲気中において1000℃で1時間熱処理した。
次に、熱処理されたニオブ粉末を焼結させることにより窒化ニオブからなる陽極1を形成した。
続いて、陽極1を60℃に保持した0.5重量%のリン酸水溶液中において10Vの定電圧で10時間酸化させ、陽極1の表面に酸化ニオブからなる誘電体層2を形成した。
次に、電解重合によりポリピロールからなる導電性高分子層3を誘電体層2の表面に被膜した。この場合、導電性高分子層3が多孔質焼結体の表面の誘電体層2の隙間を埋めるように誘電体層2の表面に形成された。その後、導電性高分子層3上にカーボンペーストを塗布することにより、導電性高分子層3上にカーボン層4を形成した。さらに、カーボン層4上に銀ペーストを塗布し、乾燥させることにより銀ペイント層5を形成した。銀ペイント層5に導電性接着剤6を介して陰極端子8を接続した。また、陽極1に陽極端子7を接続する。以上の方法により図2の固体電解コンデンサ100aを作製した。
比較例3では、次の方法で固体電解コンデンサを作製した。
比較例4では、次の方法で固体電解コンデンサを作製した。
まず、実施例16において熱処理されたニオブ粉末の熱処理前後の重量変化から生成物の組成比を算出する。窒素含有量は、熱処理前後のニオブ粉末の重量変化量に相当する。また、生成物の組成比は、熱処理前のニオブ粉末の重量をニオブの原子量で除算したものと、窒素含有量を窒素の原子量で除算したものとの比によって表される。
生成物の組成比=(熱処理前のニオブ粉末の重量÷ニオブの原子量):(窒素含有量÷窒素の原子量)・・・(2)
上式(1)および(2)より実施例16における熱処理されたニオブ粉末(NbNX)
の組成比Xは、X=0.2であった。
次に、実施例17〜25においては、実施例16のニオブ粉末の作製ステップにおける熱処理時間を5分〜4時間まで変化させ、それぞれ固体電解コンデンサを作製した。実施例17〜25における熱処理時間は、それぞれ、5分間、30分間、45分間、2時間、2.5時間、3時間、3.5時間および4時間である。他の作製条件は実施例16と同様である。
実施例26においては、実施例16において熱処理されたニオブ粉末と実施例20において熱処理されたニオブ粉末(X=0.5)とを1:1で混合したものを用いた。その他の点は、実施例16と同様にして、固体電解コンデンサを作製した。
実施例17〜25において熱処理されたニオブ粉末(NbNX)の組成比Xは、それぞれ0.025、0.05、0.1、0.2、0.50、0.65、0.75、0.9および1であった。
1a ニオブ基体
1b 窒化ニオブ層
2 誘電体層
3 導電性高分子層
4 カーボン層
5 銀ペイント層
6 導電性接着剤
7 陽極端子
8 陰極端子
9 モールド外装樹脂
40 リン酸水溶液
42 容器
100 固体電解コンデンサ
Claims (14)
- 表面に窒化ニオブ層が形成されたニオブからなる基体を備え、前記窒化ニオブ層表面に酸化ニオブからなる誘電体層が形成されたことを特徴とする固体電解コンデンサ。
- 陽極は、前記基体および前記窒化ニオブ層よりなることを特徴とする請求項1記載の固体電解コンデンサ。
- 前記誘電体層は窒素を含有しないことを特徴とする請求項1または2記載の固体電解コンデンサ。
- 前記窒化ニオブ層が実質的にNb2 Nからなることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
- 前記基体、前記窒化ニオブ層および前記誘電体層の総量に対する窒素の含有量が0.001重量%以上0.2重量%以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
- 前記基体、前記窒化ニオブ層および前記誘電体層の総量に対する窒素の含有量が0.001重量%以上0.08重量%以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
- 窒化ニオブからなる陽極を備え、前記陽極表面に酸化ニオブからなる誘電体層が形成されたことを特徴とする固体電解コンデンサ。
- 前記窒化ニオブは、NbNXからなり、前記Xが0.05以上1以下であることを特徴とする請求項7記載の固体電解コンデンサ。
- 前記窒化ニオブは、NbNXからなり、前記Xが0.05以上0.75以下であることを特徴とする請求項7または8記載の固体電解コンデンサ。
- 前記陽極は、窒素の組成比が異なる複数種類の窒化ニオブの混合物からなることを特徴とする請求項7〜9のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
- ニオブからなる基体の表面を酸化させることにより酸化ニオブからなる誘電体層を形成し、前記誘電体層が形成された前記基体を窒素雰囲気中で熱処理することにより前記基体と前記誘電体層との間に窒化ニオブ層を形成し、陽極酸化することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
- 前記熱処理の温度は300℃以上920℃以下であることを特徴とする請求項11記載の固体電解コンデンサの製造方法。
- 前記熱処理の温度は300℃以上800℃以下であることを特徴とする請求項11または12記載の固体電解コンデンサの製造方法。
- 窒化ニオブからなる陽極の表面を酸化させることにより酸化ニオブからなる誘電体層を前記陽極の表面に形成することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
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