JP2012054574A - コンデンサ用ニオブ、及び該ニオブ焼結体を用いたコンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】ニオブを原料とする耐電圧特性特性の改良されたコンデンサ、及びその原料となるニオブを提供する。
【解決手段】コンデンサ用ニオブ製造工程にニオブのクロム含有量低減のための工程を入れ、クロム含有量が０．８質量ｐｐｍ以下のコンデンサ用ニオブを得る。このコンデンサ用ニオブの焼結体を一方の電極とし、他方の電極と、両電極との間に介在した誘電体とから構成されたコンデンサを構成することにより、耐電圧特性特性の改良されたコンデンサを得る。
【選択図】なし

Description

本発明は、耐電圧特性が良好でかつ単位体積当たりの容量が大きなコンデンサを製造できるニオブ（ニオブ粉、ニオブ造粒物、及びそれらの焼結体）、及びそのニオブ焼結体を用いたコンデンサに関する。

携帯電話やパーソナルコンピューター等の電子機器に使用されるコンデンサは小型大容量のものが望まれている。従来のコンデンサの中では、タンタルコンデンサは、大きさの割に容量が大きく、しかも性能が良好なため、好んで使用されている。このタンタルコンデンサの陽極体としてタンタル粉の焼結体が一般的に使用されている。タンタルコンデンサの容量を上げるためには、焼結体重量を増大させるか、またはタンタル粉を微細化して表面積を増加させた焼結体を用いる必要がある。

前者の焼結体重量を増加させる方法では、コンデンサの形状が必然的に増大し小型化の要求を満たさない。一方、後者のタンタル粉を微細化して表面積を増加する方法では、タンタル焼結体の細孔径が小さくなり、又焼結段階で閉鎖孔が多くなり、後工程における陰極剤の含浸が困難になる。これらの欠点を解決する研究の１つとして、タンタルより誘電率の大きい材料を用いた、粉焼結体のコンデンサが考えられている。そのような誘電率の大きい材料としてニオブがある。

ニオブは、タンタルと同族であるが、そのコンデンサ用材料としての性質は大きく異なる。例えば、タンタルでは、不純物として酸素が１万質量ｐｐｍも存在すると漏れ電流特性は大きく劣化するが、ニオブでは、そのようなことは無く、数万ｐｐｍの酸素含有量でも漏れ電流特性の劣化が少ない。

しかしながら、ニオブを原料として作製したコンデンサの耐電圧特性は、タンタルを原料として作製したコンデンサに比較して劣るものであった。

ニオブ粉に含有される不純物元素量とコンデンサ性能との関係についての先行文献は、国際公開ＷＯ００／４９６３３号公報（特許文献１）、及び国際公開ＷＯ００／５６４８６号公報（特許文献２）がある。前者では、鉄、ニッケル、コバルト等、特定の不純物元素含有量を１００質量ｐｐｍ以下とすることで、また後者では、炭素含有量４０ｐｐｍ〜２００ｐｐｍ、及び鉄，ニッケル及びクロム含有量約５ｐｐｍ〜約２００ｐｐｍとすることで、コンデンサの比漏れ電流値等のコンデンサ性能が良好になることが開示されている。しかし、いずれの文献にもクロム含有量とコンデンサの耐電圧特性との関係に関する開示はない。

国際公開ＷＯ００／４９６３３号公報 国際公開ＷＯ００／５６４８６号公報

ニオブを原料とする耐電圧特性の改良されたコンデンサ、及びその原料となるニオブを提供することである。

本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、一般的に原料となるニオブに含まれる不純物（Ｂ，Ｃ，Ｆ，Ｎａ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｗ、Ｃｒなど）の中で、特にクロムの含有量とコンデンサの耐電圧との間に相関が見られ、クロム含有量の少ない（特に５０質量ｐｐｍ以下）ニオブを用いたコンデンサは顕著な耐電圧の向上が見られることを見出した。このことは、電圧印加時にコンデンサの誘電体層に一部存在する不純物元素周辺での劣化が、クロム元素周辺で特に顕著になることに起因すると考えられる。しかしながら、通常入手可能なニオブ原料は、クロム含有量が多く、そのまま用いたのでは前記特性は得られない。そこで、小型で耐電圧特性の良好なコンデンサの原料としてクロム含有量の少ないニオブの製造方法を見出し、本発明を完成させた。

本発明は、以下のコンデンサ用ニオブ、該粉体、その造粒物、その焼結体、その焼結体を用いたコンデンサ、及びそれらの製造方法に関するものである。
すなわち、本発明は、
（１）ニオブを主成分とするコンデンサ用ニオブであって、クロム含有量が、５０質量ｐｐｍ以下であることを特徴とするコンデンサ用ニオブ。
（２）クロム含有量が、４０質量ｐｐｍ以下である前項１に記載のコンデンサ用ニオブ。
（３）クロム含有量が、５質量ｐｐｍ以下である前項２に記載のコンデンサ用ニオブ。
（４）クロム含有量が、３質量ｐｐｍ以下である前項３に記載のコンデンサ用ニオブ。
（５）ニオブを主成分とするコンデンサ用ニオブが、ニオブ窒化物を含む前項１乃至４のいずれか１項に記載のコンデンサ用ニオブ。
（６）ニオブを主成分とするコンデンサ用ニオブが、ニオブ炭化物を含む前項１乃至４のいずれか１項に記載のコンデンサ用ニオブ。
（７）ニオブを主成分とするコンデンサ用ニオブが、ニオブホウ化物を含む前項１乃至４のいずれか１項に記載のコンデンサ用ニオブ。
（８）ニオブを主成分とするコンデンサ用ニオブが、平均粒径０．１μｍ〜３μｍの粉末である前項１乃至７のいずれか１項に記載のコンデンサ用ニオブ。
（９）ニオブを主成分とするコンデンサ用ニオブが、造粒物であって、その平均粒径が１０μｍ〜３００μｍである前項１乃至７のいずれか１項に記載のコンデンサ用ニオブ。
（１０）ニオブを主成分とするコンデンサ用ニオブが、ニオブ焼結体であって、そのＢＥＴ比表面積が０．５ｍ²／ｇ〜７ｍ²／ｇである前項１乃至７のいずれか１項に記載のコンデンサ用ニオブ。
（１１）ニオブを主成分とするニオブ焼結体を一方の電極とし、他方の電極と、両電極との間に介在した誘電体とから構成されたコンデンサにおいて、該焼結体が前項１乃至１０のいずれか１項に記載のコンデンサ用ニオブの焼結体であるコンデンサ。
（１２）コンデンサを構成する誘電体の主成分が酸化ニオブである前項１１に記載のコンデンサ。
（１３）他方の電極が、電解液、有機半導体、および無機半導体からなる群より選ばれる少なくとも一種である前項１１または１２に記載のコンデンサ。
（１４）有機半導体が、ベンゾピロリン４量体とクロラニルからなる有機半導体、テトラチオテトラセンを主成分とする有機半導体、テトラシアノキノジメタンを主成分とする有機半導体、及び下記一般式（１）または（２）

（式（１）および（２）において、Ｒ₁〜Ｒ₄は、それぞれ独立に水素原子、炭素数１〜１０の直鎖もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、アルコキシ基あるいはアルキルエステル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、１級、２級もしくは３級アミノ基、ＣＦ₃基、フェニル基及び置換フェニル基からなる群から選ばれた一価基を表わす。Ｒ₁とＲ₂及びＲ₃とＲ₄の炭化水素鎖は互いに任意の位置で結合して、かかる基により置換を受けている炭素原子と共に少なくとも１つ以上の３〜７員環の飽和または不飽和炭化水素の環状構造を形成する二価鎖を形成してもよい。前記環状結合鎖には、カルボニル、エーテル、エステル、アミド、スルフィド、スルフィニル、スルホニル、イミノの結合を任意の位置に含んでもよい。Ｘは酸素、硫黄又は窒素原子を表し、Ｒ₅はＸが窒素原子の時のみ存在して、独立して水素又は炭素数１〜１０の直鎖もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基を表す。）で表される繰り返し単位を２以上含む重合体にドーパントをドープした導電性高分子を主成分とした有機半導体からなる群より選ばれる少なくとも一種の有機半導体である前項１３に記載のコンデンサ。
（１５）導電性高分子が、下記一般式（３）

（式中、Ｒ₆及びＲ₇は、それぞれ独立に水素原子、炭素数１〜６の直鎖もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、または該アルキル基が互いに任意の位置で結合して、２つの酸素元素を含む少なくとも１つ以上の５〜７員環の飽和炭化水素の環状構造を形成する置換基を表わす。また、前記環状構造には置換されていてもよいビニレン結合を有するもの、置換されていてもよいフェニレン構造のものが含まれる。）で示される繰り返し単位を含む導電性高分子である前項１４に記載のコンデンサ。
（１６）有機半導体が、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンおよびこれらの置換誘導体から選ばれる少なくとも一種である前項１３に記載のコンデンサ。
（１７）有機または無機半導体が、電導度１０^-2Ｓ・ｃｍ^-1 〜１０³Ｓ・ｃｍ^-1の範囲のものである前項１３に記載のコンデンサ。
（１８）コンデンサ用ニオブの製造方法において、その製造工程中に、ニオブを主成分とする物質のクロム含有量を低減する工程を含むことを特徴とするコンデンサ用ニオブの製造方法。
（１９）クロム含有量を低減する工程が、フッ酸、硝酸、硫酸、及び塩酸からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む液とニオブを主成分とする物質とを接触させることを含む工程である前項１５に記載のコンデンサ用ニオブの製造方法。
（２０）ニオブを主成分とする物質が、ニオブ窒化物を含む前項１８または１９に記載のコンデンサ用ニオブの製造方法。
（２１）ニオブを主成分とする物質が、ニオブ炭化物を含む前項１８または１９に記載のコンデンサ用ニオブの製造方法。
（２２）ニオブを主成分とする物質が、ニオブホウ化物を含む物質である前項１８または１９に記載のコンデンサ用ニオブの製造方法。
（２３）ニオブを主成分とする物質が、粉末である前項１８乃至２２のいずれか１項に記載のコンデンサ用ニオブの製造方法。
（２４）粉末の平均粒径が、０．１μｍ〜３μｍである前項２３記載のコンデンサ用ニオブの製造方法。
（２５）ニオブを主成分とする物質が、造粒物であって、その平均粒径が１０μｍ〜３００μｍである前項１８乃至２２のいずれか１項に記載のコンデンサ用ニオブの製造方法。
（２６）ニオブを主成分とする物質が、焼結体であって、そのＢＥＴ比表面積が０．５ｍ²／ｇ〜７ｍ²／ｇである前項１８に記載のコンデンサ用ニオブの製造方法。
（２７）コンデンサ用ニオブ造粒物の製造方法において、前項８に記載のコンデンサ用ニオブを造粒することを特徴とする、コンデンサ用ニオブ造粒物の製造方法。
（２８）コンデンサ用ニオブ焼結体の製造方法において、前項９に記載のコンデンサ用ニオブを焼結することを特徴とする、コンデンサ用ニオブ焼結体の製造方法。
（２９）前項１８乃至２８のいずれか１項に記載の方法で得られるコンデンサ用ニオブ。
（３０）ニオブを主成分とする一方の電極と、他方の電極と、両電極との間に介在した誘電体とから構成されたコンデンサの製造方法において、その製造工程中に、ニオブを主成分とする電極中のクロム含有量を低減させる工程を含むことを特徴とするコンデンサの製造方法。
（３１）ニオブを主成分とするニオブ焼結体を一方の電極とし、他方の電極と、両電極との間に介在した誘電体とから構成されたコンデンサの製造方法において、前項１８乃至２８の少なくとも１項に記載の方法を製造工程として含むことを特徴とするコンデンサの製造方法。
（３２）電解酸化により酸化ニオブを形成する前項１２に記載のコンデンサの製造方法。
（３３）前項３０または３１に記載の製造方法で得られるコンデンサ。
（３４）前項１１乃至１７及び３３のいずれか１項に記載のコンデンサを使用した電子回路。
（３５）前項１１乃至１７及び３３のいずれか１項に記載のコンデンサを使用した電子機器。

本発明のコンデンサ用二オブをコンデンサに用いると耐電圧特性が良好なコンデンサを得ることができる。

本発明のコンデンサ用ニオブを、実施形態の１例に基づいて以下に説明する。
本発明のコンデンサ用ニオブとは、ニオブを主成分とし、コンデンサを製造するための素材となりうるものである。この実施形態には、粉体、造粒物、または焼結体が含まれる。

コンデンサ用ニオブの原料としては、例えば、ハロゲン化ニオブの水素、マグネシウム、ナトリウム等による還元、フッ化二オブカリウムのナトリウム還元、フッ化二オブカリウムのニッケル陰極上への融解塩（ＮａＣｌ＋ＫＣｌ）電解、金属二オブインゴットの水素化粉砕、等の手段によって得られた二オブ粉を用いることができる。これらの方法によって得られた二オブ粉にはニオブ原料，還元剤及び使用機器等の環境から不純物が混入していることが十分に考えられる。

ニオブ中のクロムもこのような経路により不純物として混入し得る。クロム含有量を二オブ粉中、ニオブ造粒物、及び／または二オブ焼結体中、５０質量ｐｐｍ以下、好ましくは４０質量ｐｐｍ以下、さらに好ましくは５質量ｐｐｍ以下、特に好ましくは３質量ｐｐｍ以下とすることで本発明の二オブ粉、ニオブ造粒物、及び／または二オブ焼結体を得ることができる。

クロム含有量の少ないニオブを得る方法としては、クロム含有量の十分に少ない原料及び微量なクロム混入にも配慮した特別なニオブ製造装置を用いる方法や、ニオブ製造工程の途中で混入しているクロムを除去する工程を組み込む方法などがある。いずれの方法でも、クロム含有量を５０質量ｐｐｍ以下、好ましくは４０質量ｐｐｍ以下、さらに好ましくは５質量ｐｐｍ以下、特に好ましくは３質量ｐｐｍ以下にできる方法ならば特に限定されずにいずれも本発明に適応できる。

例えば、前述のニオブ原料や還元剤において、より純度の高いものを用い、クロムを含まない使用機器を用いてクロム混入を抑制する方法、また、前述した二オブ粉を例えばフッ酸、硝酸、硫酸、塩酸のうち少なくとも一つを含んだ酸、及びアルカリを、または前記酸、アルカリ、及び過酸化水素水を順次使用もしくは共用して洗浄する方法などの方法が挙げられる。

好ましくは酸及び過酸化水素を使用する後者の方法である。この方法は、コンデンサ用ニオブとして、組成を整えたニオブ（後述する二オブ窒化物等を含むニオブ）や、形態を整えたニオブ（粉体、造粒物、及び焼結体）にも適応できる。すなわち、この方法は、コンデンサ用ニオブの製造工程中、比較的後の工程でも使用できるため、それ以前の多くの工程では、必ずしも特別にクロム混入に注意を払った原料や装置を用いる必要はない。

本発明の前記二オブ粉の平均粒径は粉体の比表面積を増大させるために３μｍ以下が好ましい。これは該二オブ粉から成るコンデンサ容量はその比表面積と比例関係にあるためである。このためコンデンサ容量を増大させるためにはより表面積を増大させる、すなわち平均粒径を小さくすることが有効である。しかし、粒径が小さすぎると後工程の陰極剤の含浸が困難になってしまう。これらのことを勘案するとニオブ粉の平均粒径は０．１〜３μｍが好ましい。またニオブ造粒物の平均粒径は１０〜３００μｍが好ましい。

本発明のニオブ造粒物は、例えば、前記二オブ粉を適当な大きさに造粒して得られる。造粒方法として、従来公知の方法が採用できる。例えば、粉体を５００℃〜２０００℃の高温真空下に放置した後、湿式または乾式解砕する方法、アクリル樹脂やポリビニルアルコール等の適当なバインダーと粉体を混合した後解砕する方法、アクリル樹脂や樟脳、燐酸や、ホウ酸等の適当な化合物と混合した後、高温真空下に放置し、その後湿式または乾式解砕する方法等があげられる。造粒と解砕の程度によってニオブ造粒物の粒径は、任意に変更可能であるが、通常、平均粒径で１０μｍ〜３００μｍのものが使用される。造粒・解砕後に分級して用いても良い。また、造粒後に造粒前の粉体を適量混合して用いても良い（本発明では、未造粒の粉体を混合した造粒物も「造粒物」と記載する）し、あるいは、複数の平均粒径を持つニオブ造粒物を適量混合して用いても良い。このようにして作製したニオブ造粒物の比表面積は、任意に変更可能であるが、通常０．５ｍ²／ｇ〜７ｍ²／ｇのものが使用される。

また、さらに漏れ電流特性を向上させるために、本発明の二オブ粉は、二オブの一部が窒素、炭素、ホウ素の少なくとも一つと結合しているものであってもよい。窒素、炭素、ホウ素の化合物である二オブ窒化物、二オブ炭化物、二オブホウ化物のいずれを含有してもよく、またこれらのうちの２種、３種の組み合わせでもよい。その結合量の総和、すなわち窒素、炭素、ホウ素含有量の総和は二オブ粉の形状によっても変わるが、平均粒径０．１乃至３μｍ程度の粉で５０〜２０００００質量ｐｐｍ、好ましくは３００〜２００００質量ｐｐｍである。５０質量ｐｐｍ未満では漏れ電流特性が十分向上せず、２０００００質量ｐｐｍを超えると容量特性が悪化してしまう。

二オブ窒化物を形成する窒化方法は、液体窒素法、イオン窒化法、ガス窒化法等いずれかあるいはそれらの組み合わせで実施してもよい。窒素ガス雰囲気によるガス窒化処理がより簡便で容易なため好ましい。窒素ガス雰囲気によるガス窒化方法は二オブ粉を窒素雰囲気中に放置することにより行われる。窒化する雰囲気温度は２０００℃以下、放置時間は数時間以内で目的とする窒素量の二オブ粉が得られる。高温で処理するほど短時間で窒化することができる。このように、窒化温度と窒化時間を制御することにより窒化量を管理することができる。

二オブ炭化物を形成する炭化方法も、ガス炭化、固相炭化、液体炭化いずれであっても、またその組み合わせであってもよい。例えば二オブ粉を炭素材やメタン等の炭素を含有する有機物と共に減圧下、２０００℃以下で数分〜数１０時間放置することにより行われる。

二オブホウ化物を形成するホウ化方法も、ガスホウ化、固相ホウ化いずれであってもよい。例えば二オブ粉をホウ素ペレットやホウ素源となる、トリフルオロホウ素等のハロゲン化ホウ素と共に減圧下、２０００℃以下で数分〜数１０時間放置することにより行われる。

本発明のコンデンサ用二オブ焼結体は、前述した二オブ粉または造粒物を焼結して製造することができる。その製造法の一例を以下に示すが、この例になんら限定されるものではない。

例えば、二オブ粉を所定の形状に加圧成形した後、１０^-4〜１０²Ｐａ減圧下、もしくはＡｒ等の不活性気体中で、数分〜数時間、５００〜２０００℃で加熱して得られる。

また、適当な形状・長さの、ニオブやタンタル等の弁作用金属からなるリードワイヤーを用意し、前述したニオブ粉の加圧成型時に該リードワイヤーの一部が成型体の内部に挿入されるように一体成型して、該リードワイヤーを前記焼結体の引き出しリードとなるように設計することもできる。このようにして作製された本発明のニオブ焼結体の比表面積は任意に変更可能であるが、通常、０．５ｍ²／ｇ以上で７ｍ²／ｇ以下のものが使用される。

こうして作製した焼結体を一方の電極とし他方の電極の間に介在した誘電体とからコンデンサを製造することができる。コンデンサの誘電体として酸化ニオブからなる誘電体があげられる。例えば、酸化ニオブからなる誘電体は、一方の電極であるニオブ焼結体を電解液中で化成することによって得られる。ニオブ電極を電解液中で化成するには通常プロトン酸水溶液、例えば、０．１質量％のリン酸水溶液または硫酸水溶液を用いて行われる。ニオブ電極を電解液中で化成して酸化ニオブからなる誘電体を得る場合、本発明のコンデンサは、電解コンデンサとなり、ニオブ側が陽極となる。

一方、本発明のコンデンサにおける他方の電極は、格別限定されるものではない。例えば、アルミ電解コンデンサ業界で公知である電解液、有機半導体および無機半導体から選ばれた少なくとも１種の化合物があげられる。

電解液の具体例としては、イソブチルトリプロピルアンモニウムテトラフルオロボレイト電解質を５質量％溶解したジメチルホルムアミドとエチレングリコールの混合溶液、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレイトを７質量％溶解したプロピレンカーボネートとエチレングリコールの混合溶液等があげられる。

有機半導体および無機半導体として、電導度１０^-2Ｓ・ｃｍ^-1 〜１０³Ｓ・ｃｍ^-1の範囲のものを使用すると、作製したコンデンサのインピーダンス値をより小さくすることができるため好ましい。このような特性の得られる有機半導体の具体例としては、ベンゾピロリン４量体とクロラニルからなる有機半導体、テトラチオテトラセンを主成分とする有機半導体、テトラシアノキノジメタンを主成分とする有機半導体、下記一般式（１）または（２）で表される繰り返し単位を含む高分子にドーパントをドープした導電性高分子を主成分とした有機半導体があげられる。

式中、Ｒ₁〜Ｒ₄はそれぞれ独立して水素原子、炭素数１乃至１０の直鎖上もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、アルコキシ基あるいはアルキルエステル基、またはハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、１級、２級もしくは３級アミノ基、ＣＦ₃基、フェニル基及び置換フェニル基からなる群から選ばれた一価基を表わす。Ｒ₁とＲ₂及びＲ₃とＲ₄の炭化水素鎖は互いに任意の位置で結合して、かかる基により置換を受けている炭素原子と共に少なくとも１つ以上の３〜７員環の飽和または不飽和炭化水素の環状構造を形成する二価鎖を形成してもよい。前記環状結合鎖には、カルボニル、エーテル、エステル、アミド、スルフィド、スルフィニル、スルホニル、イミノの結合を任意の位置に含んでもよい。Ｘは酸素、硫黄又は窒素原子を表し、Ｒ₅はＸが窒素原子の時のみ存在して、独立して水素又は炭素数１乃至１０の直鎖上もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基を表す。

さらに、本発明においては前記一般式（１）又は一般式（２）のＲ₁〜Ｒ₄は、好ましくは、それぞれ独立して水素原子、炭素数１乃至６の直鎖上もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基又はアルコキシ基を表し、Ｒ₁とＲ₂及びＲ₃とＲ₄は互いに結合して環状になっていてもよい。

さらに、本発明においては、前記一般式（２）で表される繰り返し単位を含む導電性高分子は、好ましくは下記一般式（３）で示される構造単位を繰り返し単位として含む導電性高分子が挙げられる。

式中、Ｒ₆及びＲ₇は、各々独立して水素原子、炭素数１乃至６の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、または該アルキル基が互いに任意の位置で結合して、２つの酸素元素を含む少なくとも１つ以上の５〜７員環の飽和炭化水素の環状構造を形成する置換基を表わす。また、前記環状構造には置換されていてもよいビニレン結合を有するもの、置換されていてもよいフェニレン構造のものが含まれる。

このような化学構造を含む導電性高分子は、分子内にポーラロンあるいはバイポーラロンを有するために荷電されており、ドーパントがドープされる。ドーパントには公知のドーパントが制限なく使用できる。

無機半導体の具体例としては、二酸化鉛または二酸化マンガンを主成分とする無機半導体、四三酸化鉄からなる無機半導体などがあげられる。このような半導体は、単独でも、または、２種以上組み合わせて使用しても良い。

さらに他方の電極が固体の場合には、その上に外部引き出しリード（例えば、リードフレーム）との電気的接触をよくするために、導電体層を設けてもよい。

導電体層としては、例えば、導電ペーストの固化、メッキ、金属蒸着、耐熱性の導電樹脂フイルムの形成等により形成することができる。導電ペーストとしては、銀ペースト、銅ペースト、アルミペースト、カーボンペースト、ニッケルペースト等が好ましいが、これらは１種を用いても２種以上を用いてもよい。２種以上を用いる場合、混合してもよく、または別々の層として重ねてもよい。導電ペーストを適用した後、空気中に放置、または加熱などで固化せしめる。メッキとしては、ニッケルメッキ、銅メッキ、銀メッキ、アルミメッキ等があげられる。また蒸着金属としては、アルミニウム、ニッケル、銅、銀等があげられる。

具体的には、例えば他方の電極上にカーボンペースト、銀ペーストを順次積層しエポキシ樹脂のような材料で封止してコンデンサが構成される。このコンデンサは、ニオブ焼結体と一体に焼結成型された、または後で溶接されたニオブまたはタンタルリードを有していてもよい。

また、他方の電極が液体の場合には、前記両極と誘電体から構成されたコンデンサを、例えば、他方の電極と電気的に接続した缶に収納してコンデンサが形成される。この場合、ニオブ焼結体の電極側は、前記したニオブまたはタンタルリードを介して外部に導出すると同時に、絶縁性ゴム等により、缶との絶縁がはかられるように設計される。

以上のような構成の本発明のコンデンサは、例えば、樹脂モールド、樹脂ケース、金属製の外装ケース、樹脂のディッピング、ラミネートフイルムなどの外装により各種用途のコンデンサ製品とすることができる。
また、本発明のコンデンサを用いると、同耐圧、同容量の従来のコンデンサに比べて、より小型のコンデンサ製品を得ることができる。

携帯電話やコンピューター等の電子回路にはコンデンサが多用されているため、本発明のコンデンサを用いれば電子回路を従来より狭い空間に収めることができる。さらに、本発明のコンデンサを用いることにより、従来より小型の電子機器が得られる。

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を具体例に説明する。
なお、各例においてニオブ粉の窒素含有量は、ＬＥＣＯ社製の窒素・酸素分析計を用いて求めた。また、Ｃｒ含有量はＩＰＣ―ＭＳにて測定した。

作製したコンデンサの耐電圧値は、各試験例の各々３０個のコンデンサに対して印加する電圧を１Ｖずつ順次上昇させたとき、ショートしたコンデンサの個数が５個を越えた電圧値とした。

実施例１〜７、比較例
ニオブインゴットに水素ガスを導入した後湿式解砕して得たニオブ粉（平均粒径３μｍ）を脱水素せずにジェットミル中、窒素雰囲気下で粉砕した。外部に取り出すことなく最初減圧下４００℃に放置して脱水素し、さらに８５０℃に放置し解砕することによりニオブ粉を作製した。続けて３００℃で窒素ガスを２０分流すことにより、一部（約１６００質量ｐｐｍ）が窒化されたニオブ粉１００ｇを得た。

この段階におけるニオブ粉１０ｇを比較例とし、残り９０ｇを硝酸と過酸化水素水の３：２混合溶液中に入れ、室温下攪拌した。攪拌１時間ごとに約１０ｇずつ抜き出し、それらを純水洗浄した。洗浄水のｐＨが７になるまで十分に水洗した後、真空乾燥することにより、実施例１から７の二オブ粉各１０ｇを得た。各二オブ粉の平均粒径、Ｃｒ含有量を表１に示す。

次いで各例の二オブ粉を用い１．８ｍｍ×３．５ｍｍ×４．５ｍｍの大きさの成型体３０個を作製した。このとき直径０．３ｍｍニオブワイヤーを共に成型し、リードとした。これらを１２５０℃で７×１０^-3Ｐａの真空下で焼結し焼結体を得た。各焼結体を０．１％燐酸水溶液中８０℃、１２Ｖで化成して酸化ニオブからなる誘電体層を形成した後、他方の電極材料としてポリピロール（酸化剤を過硫酸アンモニウム、ドーパントをアントラキノンスルホン酸ナトリウムとし、ドーパントの存在下、ピロールと酸化剤との反応を繰り返した）を焼結体内部の細孔に充填した。さらにカーボンペースト、銀ペーストを順に積層した後、リードフレームに搭載後エポキシ樹脂で封止してコンデンサを作製した。

各例の焼結体の比表面積はすべて１ｍ²／ｇであった。作製したコンデンサの容量、耐電圧及びこの耐電圧印加時にショートしたコンデンサの個数を表２に示した。

実施例１〜６の結果から二オブ粉中のＣｒ含有量に応じて、該二オブ粉から作製したコンデンサの耐電圧特性が良好になることがわかる。

Claims (32)

1. ニオブを主成分とするコンデンサ用ニオブであって、クロム含有量が、０．８質量ｐｐｍ以下であることを特徴とするコンデンサ用ニオブ。
2. ニオブを主成分とするコンデンサ用ニオブが、ニオブ窒化物を含む請求項１に記載のコンデンサ用ニオブ。
3. ニオブを主成分とするコンデンサ用ニオブが、ニオブ炭化物を含む請求項１に記載のコンデンサ用ニオブ。
4. ニオブを主成分とするコンデンサ用ニオブが、ニオブホウ化物を含む請求項１に記載のコンデンサ用ニオブ。
5. ニオブを主成分とするコンデンサ用ニオブが、平均粒径０．１μｍ〜３μｍの粉末である請求項１乃至４のいずれか１項に記載のコンデンサ用ニオブ。
6. ニオブを主成分とするコンデンサ用ニオブが、造粒物であって、その平均粒径が１０μｍ〜３００μｍである請求項１乃至４のいずれか１項に記載のコンデンサ用ニオブ。
7. ニオブを主成分とするコンデンサ用ニオブが、ニオブ焼結体であって、そのＢＥＴ比表面積が０．５ｍ²／ｇ〜７ｍ²／ｇである請求項１乃至４のいずれか１項に記載のコンデンサ用ニオブ。
8. ニオブを主成分とするニオブ焼結体を一方の電極とし、他方の電極と、両電極との間に介在した誘電体とから構成されたコンデンサにおいて、該焼結体が請求項１乃至７のいずれか１項に記載のコンデンサ用ニオブの焼結体であるコンデンサ。
9. コンデンサを構成する誘電体の主成分が酸化ニオブである請求項８に記載のコンデンサ。
10. 他方の電極が、電解液、有機半導体、および無機半導体からなる群より選ばれる少なくとも一種である請求項８または９に記載のコンデンサ。
11. 有機半導体が、ベンゾピロリン４量体とクロラニルからなる有機半導体、テトラチオテトラセンを主成分とする有機半導体、テトラシアノキノジメタンを主成分とする有機半導体、及び下記一般式（１）または（２）
    

    

    （式（１）および（２）において、Ｒ¹〜Ｒ⁴は、それぞれ独立に水素原子、炭素数１〜１０の直鎖もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、アルコキシ基あるいはアルキルエステル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、１級、２級もしくは３級アミノ基、ＣＦ₃基、フェニル基及び置換フェニル基からなる群から選ばれた一価基を表わす。Ｒ¹とＲ²及びＲ³とＲ⁴の炭化水素鎖は互いに任意の位置で結合して、かかる基により置換を受けている炭素原子と共に少なくとも１つ以上の３〜７員環の飽和または不飽和炭化水素の環状構造を形成する二価鎖を形成してもよい。前記環状結合鎖には、カルボニル、エーテル、エステル、アミド、スルフィド、スルフィニル、スルホニル、イミノの結合を任意の位置に含んでもよい。Ｘは酸素、硫黄又は窒素原子を表し、Ｒ⁵はＸが窒素原子の時のみ存在して、独立して水素又は炭素数１〜１０の直鎖もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基を表す。）で表される繰り返し単位を２以上含む重合体にドーパントをドープした導電性高分子を主成分とした有機半導体からなる群より選ばれる少なくとも一種の有機半導体である請求項１０に記載のコンデンサ。
12. 導電性高分子が、下記一般式（３）
    

    

    （式中、Ｒ⁶及びＲ⁷は、それぞれ独立に水素原子、炭素数１〜６の直鎖もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、または該アルキル基が互いに任意の位置で結合して、２つの酸素元素を含む少なくとも１つ以上の５〜７員環の飽和炭化水素の環状構造を形成する置換基を表わす。また、前記環状構造には置換されていてもよいビニレン結合を有するもの、置換されていてもよいフェニレン構造のものが含まれる。）で示される繰り返し単位を含む導電性高分子である請求項１１に記載のコンデンサ。
13. 有機半導体が、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンおよびこれらの置換誘導体から選ばれる少なくとも一種である請求項１０に記載のコンデンサ。
14. 有機または無機半導体が、電導度１０^-2Ｓ・ｃｍ^-1〜１０³Ｓ・ｃｍ^-1の範囲のものである請求項１０に記載のコンデンサ。
15. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のコンデンサ用ニオブの製造方法であって、その製造工程中に、ニオブを主成分とする物質のクロム含有量を低減する工程を含むことを特徴とするコンデンサ用ニオブの製造方法。
16. クロム含有量を低減する工程が、フッ酸、硝酸、硫酸、及び塩酸からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む液とニオブを主成分とする物質とを接触させることを含む工程である請求項１５に記載のコンデンサ用ニオブの製造方法。
17. ニオブを主成分とする物質が、ニオブ窒化物を含む請求項１５または１６に記載のコンデンサ用ニオブの製造方法。
18. ニオブを主成分とする物質が、ニオブ炭化物を含む請求項１５または１６に記載のコンデンサ用ニオブの製造方法。
19. ニオブを主成分とする物質が、ニオブホウ化物を含む物質である請求項１５または１６に記載のコンデンサ用ニオブの製造方法。
20. ニオブを主成分とする物質が、粉末である請求項１５乃至１９のいずれか１項に記載のコンデンサ用ニオブの製造方法。
21. 粉末の平均粒径が、０．１μｍ〜３μｍである請求項２０記載のコンデンサ用ニオブの製造方法。
22. ニオブを主成分とする物質が、造粒物であって、その平均粒径が１０μｍ〜３００μｍである請求項１５乃至１９のいずれか１項に記載のコンデンサ用ニオブの製造方法。
23. ニオブを主成分とする物質が、焼結体であって、そのＢＥＴ比表面積が０．５ｍ²／ｇ〜７ｍ²／ｇである請求項１５に記載のコンデンサ用ニオブの製造方法。
24. 請求項５に記載のコンデンサ用ニオブを造粒することを特徴とする、コンデンサ用ニオブ造粒物の製造方法。
25. 請求項６に記載のコンデンサ用ニオブを焼結することを特徴とする、コンデンサ用ニオブ焼結体の製造方法。
26. 請求項１５乃至２５のいずれか１項に記載の方法で得られるコンデンサ用ニオブ。
27. ニオブを主成分とする一方の電極と、他方の電極と、両電極との間に介在した誘電体とから構成された請求項８乃至１４のいずれか１項に記載のコンデンサの製造方法であって、その製造工程中に、ニオブを主成分とする電極中のクロム含有量を低減させる工程を含むことを特徴とするコンデンサの製造方法。
28. ニオブを主成分とするニオブ焼結体を一方の電極とし、他方の電極と、両電極との間に介在した誘電体とから構成されたコンデンサの製造方法において、請求項１５乃至２５の少なくとも１項に記載の方法を製造工程として含むことを特徴とするコンデンサの製造方法。
29. 電解酸化により酸化ニオブを形成する請求項２７または２８に記載のコンデンサの製造方法。
30. 請求項２７または２８に記載の製造方法で得られるコンデンサ。
31. 請求項８乃至１４及び３０のいずれか１項に記載のコンデンサを使用した電子回路。
32. 請求項８乃至１４及び３０のいずれか１項に記載のコンデンサを使用した電子機器。