JP2570767Y2 - Tantalum capacitors - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本考案は、コンデンサ、特にタン
タルコンデンサの改良に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in a capacitor, particularly a tantalum capacitor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、一般的なタンタルコンデンサは、
タンタル(Ta)板とタンタル板の一方の主面に形成された
酸化タンタル(Ta 2 O 5 ) 膜と、酸化タンタル膜上に配
置された酸化マンガン(MnO2 ) 層と、酸化マンガン層に
配置された電極とを備えている。この種のタンタルコン
デンサは、酸化タンタル膜にタンタル板の露出部が発生
した場合でも酸化マンガン層中の酸素イオンがタンタル
板と反応して酸化タンタル膜を形成する、いわゆる自己
修復機能を有するため耐電圧特性及び絶縁性が良好であ
る。2. Description of the Related Art Conventionally, general tantalum capacitors are:
A tantalum (Ta) plate and a tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) film formed on one main surface of the tantalum plate, a manganese oxide (MnO 2 ) layer disposed on the tantalum oxide film, and a manganese oxide layer And provided electrodes. This type of tantalum capacitor has a so-called self-healing function in which oxygen ions in the manganese oxide layer react with the tantalum plate to form a tantalum oxide film even when an exposed portion of the tantalum plate is generated in the tantalum oxide film. Good voltage characteristics and good insulation.
【０００３】しかしながら、前記従来のタンタルコンデ
ンサでは酸化タンタル膜の自己修復機能を実現するため
に、極性を一定に維持しておく必要がある。即ち、タン
タル板をプラス側に設定し、酸化マンガン層をマイナス
側に設定しておく必要がある。このためこの従来のタン
タルコンデンサは、例えば通信装置等の交流回路には利
用できない。However, in the conventional tantalum capacitor, it is necessary to maintain a constant polarity in order to realize the self-healing function of the tantalum oxide film. That is, it is necessary to set the tantalum plate on the plus side and set the manganese oxide layer on the minus side. For this reason, this conventional tantalum capacitor cannot be used for an AC circuit such as a communication device.
【０００４】そこで、上記欠点を解消するために表面を
平滑としたタンタル製本体に酸化タンタル膜を被着させ
タンタル製本体の一部が酸化タンタル膜より露出しない
ようになすことが考えられる。In order to solve the above-mentioned drawback, it is conceivable to apply a tantalum oxide film to a tantalum main body having a smooth surface so that a part of the tantalum main body is not exposed from the tantalum oxide film.
【０００５】かかるタンタルコンデンサによればタンタ
ル製本体の一部が酸化タンタル膜より露出することがな
いため初期の耐電圧特性及び絶縁性が良好で、且つ交流
回路も利用することができる。According to such a tantalum capacitor, a part of the tantalum main body is not exposed from the tantalum oxide film, so that the initial withstand voltage characteristics and insulation are good, and an AC circuit can be used.
【０００６】[0006]
【考案が解決しようとする課題】しかしながら、このタ
ンタルコンデンサは回路基板の配線導体に半田等のロウ
材を介して取着する際、ロウ材を溶融させる熱が酸化タ
ンタル膜に印加されると該酸化タンタル膜の酸素が抜け
て金属タンタルとなり、その結果、酸化タンタルの膜厚
みが徐々に薄く成って、コンデンサの静電容量値が変化
するとともに耐電圧特性及び絶縁性が劣化し、コンデン
サとしての信頼性が極めて低いものとなる欠点を有して
いた。However, when the tantalum capacitor is attached to the wiring conductor of the circuit board via a brazing material such as solder, when the heat for melting the brazing material is applied to the tantalum oxide film, the tantalum capacitor is not required. Oxygen in the tantalum oxide film is released to become metal tantalum, and as a result, the thickness of the tantalum oxide film gradually decreases, and the capacitance value of the capacitor changes, and the withstand voltage characteristics and insulation properties deteriorate. There was a disadvantage that the reliability was extremely low.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本考案のタンタルコンデ
ンサは窒化タンタル製本体と、前記本体の一部に形成さ
れた酸窒化タンタル膜と、前記酸窒化タンタル膜上に配
置された電極とから成ることを特徴とするものである。The tantalum capacitor of the present invention comprises a tantalum nitride main body, a tantalum oxynitride film formed on a part of the main body, and an electrode disposed on the tantalum oxynitride film. It is characterized by the following.
【０００８】[0008]
【実施例】次に本考案にかかるタンタルコンデンサを添
付図面に基づき詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A tantalum capacitor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
【０００９】図1 は本考案のタンタルコンデンサの一実
施例を示す断面図であり、タンタルコンデンサ1 は、窒
化タンタル製本体2 と酸窒化タンタル膜3 と一対の電極
4 、5 とから構成されている。前記窒化タンタル製本体
2 は厚さ0.1 乃至1.0mm の板状体から成り、酸窒化タン
タル膜3 と一対の電極4 、5 の支持部材として作用する
とともにタンタルコンデンサ1 の機械的強度を強いもの
する作用を為す。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the tantalum capacitor of the present invention. The tantalum capacitor 1 has a tantalum nitride main body 2, a tantalum oxynitride film 3, and a pair of electrodes.
4 and 5. The body made of tantalum nitride
Reference numeral 2 denotes a plate-like body having a thickness of 0.1 to 1.0 mm, which functions as a support member for the tantalum oxynitride film 3 and the pair of electrodes 4 and 5, and has a function of increasing the mechanical strength of the tantalum capacitor 1.
【００１０】前記窒化タンタル製本体2 は金属タンタル
から成る板状体を窒素を導入した真空炉中に投入すると
ともに約1000℃の温度で焼鈍し、金属タンタルを窒化処
理することによって製作される。The tantalum nitride main body 2 is manufactured by putting a plate made of metal tantalum into a vacuum furnace into which nitrogen has been introduced, annealing at a temperature of about 1000 ° C., and nitriding the metal tantalum.
【００１１】また前記窒化タンタル製本体2 にはその一
方の主面に酸窒化タンタル膜3 が被着形成されており、
該酸窒化タンタル膜3 はそれ自身が有する一定の誘電率
によってタンタルコンデンサ1 に所定の静電容量値を付
与する。The tantalum nitride main body 2 has a tantalum oxynitride film 3 formed on one main surface thereof.
The tantalum oxynitride film 3 imparts a predetermined capacitance value to the tantalum capacitor 1 by a constant dielectric constant of the tantalum oxynitride film 3 itself.
【００１２】前記酸窒化タンタル膜3 はその膜中に窒素
を含有するため極めて安定であり、タンタルコンデンサ
1 を回路基板の配線導体に半田等のロウ材を介して取着
する際、ロウ材を溶融させる熱が酸窒化タンタル膜3 に
印加されても該酸窒化タンタル膜3 の酸素が抜けること
は殆どなく、その結果、酸窒化タンタル膜3 の膜厚を常
に一定としてタンタルコンデンサ1 の静電容量値を一定
となすとともに耐電圧特性及び絶縁性を優れたものとな
すことができる。Since the tantalum oxynitride film 3 contains nitrogen in the film, the tantalum oxynitride film 3 is extremely stable.
When 1 is attached to the wiring conductor of the circuit board via a brazing material such as solder, even if heat for melting the brazing material is applied to the tantalum oxynitride film 3, oxygen of the tantalum oxynitride film 3 cannot escape. As a result, the thickness of the tantalum oxynitride film 3 can be kept constant, the capacitance value of the tantalum capacitor 1 can be kept constant, and the withstand voltage characteristics and the insulating properties can be improved.
【００１３】尚、前記酸窒化タンタル膜3 は含有する窒
素の量が1.0atm% 未満となるとタンタルコンデンサ1 を
回路基板の配線導体にロウ材を介して取着する際、ロウ
材を溶融させるための熱によって酸窒化タンタル膜3 の
酸素が抜けてタンタルコンデンサ1 の静電容量値が変化
したり、耐電圧特性、絶縁性が劣化したりする傾向にあ
り、また7.5atm% を越えると酸窒化タンタル膜3 の電気
抵抗が低下し、タンタルコンデンサ1 の耐電圧特性、絶
縁性が劣化する傾向にあることから酸窒化タンタル膜3
に含有する窒素の量は1.0atm% 乃至7.5atm% の範囲とし
ておくことが好ましい。When the amount of nitrogen contained in the tantalum oxynitride film 3 is less than 1.0 atm%, the tantalum capacitor 1 is melted when the tantalum capacitor 1 is attached to the wiring conductor of the circuit board via the brazing material. Oxygen of the tantalum oxynitride film 3 is released by the heat of the heat and the capacitance value of the tantalum capacitor 1 tends to change, and the withstand voltage characteristics and insulation properties tend to deteriorate. Since the electrical resistance of the tantalum film 3 tends to decrease and the withstand voltage characteristics and insulation of the tantalum capacitor 1 tend to deteriorate, the tantalum oxynitride film 3
It is preferable that the amount of nitrogen contained in the steel is in the range of 1.0 atm% to 7.5 atm%.
【００１４】また前記酸窒化タンタル膜3 は窒化タンタ
ル製本体2 の一方の主面を陽極酸化処理することによっ
て形成され、具体的には、クエン酸等の電解液中に窒化
タンタル製本体2 とプラチナ板とを浸漬するとともに窒
化タンタル製本体3 を直流電源の陽極に、プラチナ板を
陰極に接続させ、次に前記窒化タンタル製本体2 とプラ
チナ板の間に100 乃至350Vの電圧を印加し、窒化タンタ
ル製本体3 の表面を酸化させることによって形成され
る。この場合、窒化タンタル製本体2 の表面をJIS-B-06
01に規定の中心線平均粗さ(Ra)でRa＜50nmとしておくと
窒化タンタル製本体2 の一方の主面に略均一厚みの酸窒
化タンタル膜3 を被着させることができ、その結果、タ
ンタルコンデンサ1 の耐電圧特性、絶縁特性を良好とし
て、且つ大きな静電容量値を得ることが可能となる。従
って、窒化タンタル製本体2 はその表面の粗さを中心線
平均粗さ(Ra)でRa＜50nmとしておくことが好ましい。The tantalum oxynitride film 3 is formed by subjecting one main surface of the tantalum nitride main body 2 to anodic oxidation treatment. Specifically, the tantalum oxynitride film 3 is placed in an electrolyte such as citric acid. While immersing the platinum plate, the tantalum nitride body 3 is connected to the anode of the DC power supply, and the platinum plate is connected to the cathode. It is formed by oxidizing the surface of the main body 3. In this case, the surface of the body 2 made of tantalum nitride is JIS-B-06
If the center line average roughness (Ra) specified in 01 is set to Ra <50 nm, a tantalum oxynitride film 3 having a substantially uniform thickness can be deposited on one main surface of the tantalum nitride main body 2, and as a result, It is possible to improve the withstand voltage characteristics and insulation characteristics of the tantalum capacitor 1 and obtain a large capacitance value. Therefore, it is preferable that the surface roughness of the main body 2 made of tantalum nitride has a center line average roughness (Ra) of Ra <50 nm.
【００１５】更に前記窒化タンタル製本体2 の一方の主
面に被着される酸窒化タンタル膜3の厚みは、タンタル
コンデンサ1 が所望する静電容量値によって異なるが10
00オングストローム未満であるとタンタルコンデンサ1
の耐電圧特性、絶縁特性が劣化する傾向にあり、従っ
て、酸窒化タンタル膜3 はその厚みを1000オングストロ
ーム以上としておくことが好ましい。The thickness of the tantalum oxynitride film 3 deposited on one main surface of the tantalum nitride main body 2 varies depending on the capacitance value desired by the tantalum capacitor 1.
If it is less than 00 angstroms, tantalum capacitor 1
In this case, the withstand voltage characteristic and the insulation characteristic tend to be deteriorated. Therefore, it is preferable that the thickness of the tantalum oxynitride film 3 is 1000 Å or more.
【００１６】前記酸窒化タンタル膜3 はまたその表面に
ニッケル クロム(Ni-Cr) から成る第1 金属層4aと金
（Au) から成る第2 金属層4bの2 層構造を有する電極4
が被着されており、更に窒化タンタル製本体2 の他方の
主面にニッケル クロム(Ni-Cr) から成る第1 金属層5a
と金（Au) から成る第2 金属層5bの2 層構造を有する電
極5 が被着されている。The tantalum oxynitride film 3 has an electrode 4 having a two-layer structure of a first metal layer 4a made of nickel chromium (Ni-Cr) and a second metal layer 4b made of gold (Au) on its surface.
And a first metal layer 5a made of nickel-chromium (Ni-Cr) on the other main surface of the tantalum nitride main body 2.
And an electrode 5 having a two-layer structure of a second metal layer 5b made of gold and gold (Au).
【００１７】前記電極4 、5 はその両者間に、間に挟ま
れた酸窒化タンタル膜3 の誘電率に起因する一定の静電
容量が形成され、各電極4 、5 の各々には外部電気回路
に接続される外部リード端子6 がロウ材を介して取着さ
れる。また前記一対の電極4 、5 の第1 金属層4a、5aを
構成するニッケル クロムは電極4 、5 を酸窒化タンタ
ル膜3 及び窒化タンタル製本体2 に強固に被着させる作
用を為し、従来周知の蒸着法によって100 乃至2000オン
グストロームの厚みに被着される。A constant capacitance is formed between the electrodes 4 and 5 due to the dielectric constant of the tantalum oxynitride film 3 interposed therebetween, and each of the electrodes 4 and 5 has an external electric power. External lead terminals 6 connected to the circuit are attached via brazing material. The nickel chromium constituting the first metal layers 4a and 5a of the pair of electrodes 4 and 5 has a function of firmly attaching the electrodes 4 and 5 to the tantalum oxynitride film 3 and the main body 2 made of tantalum nitride. It is deposited to a thickness of 100 to 2000 Angstroms by well known deposition techniques.
【００１８】更に前記一対の電極4 、5 の第2 金属層4
b、5bを構成する金は第1 金属層4a、5aが酸化腐食する
のを防止するとともに電極4 、5 に外部リード端子6 を
強固に取着させる作用を為し、従来周知のメッキ法によ
り1000乃至40000 オングストームの厚みに被着される。Further, the second metal layer 4 of the pair of electrodes 4 and 5
The gold constituting b and 5b serves to prevent the first metal layers 4a and 5a from being oxidized and corroded and to firmly attach the external lead terminals 6 to the electrodes 4 and 5 by a conventionally known plating method. Deposited to a thickness of 1000 to 40000 angstroms.
【００１９】また更に前記電極4 、5 に取着される外部
リード端子6 はタンタルコンデンサ1 を外部電気回路に
接続する作用を為し、例えば表面が銅で被覆された鉄芯
に錫メッキを施したものが使用される。The external lead terminals 6 attached to the electrodes 4 and 5 serve to connect the tantalum capacitor 1 to an external electric circuit. For example, tin plating is applied to an iron core whose surface is covered with copper. Is used.
【００２０】前記外部リード端子6 は表面に銅及び錫メ
ッキ層を有する鉄芯を例えば、直径0.5 〜1.0mm 程度の
棒状に加工するとともに電極4 、5 にロウ材を介して電
気的に接続される。The external lead terminal 6 is formed by processing an iron core having a copper and tin plating layer on the surface into, for example, a rod having a diameter of about 0.5 to 1.0 mm and electrically connected to the electrodes 4 and 5 via a brazing material. You.
【００２１】かくして本考案のタンタルコンデンサによ
れば外部リード端子6 を外部電気回路に電気的に接続す
ることによって電極4 、5 間に形成される静電容量を外
部電気回路に付加されることとなる。Thus, according to the tantalum capacitor of the present invention, the external lead terminal 6 is electrically connected to the external electric circuit so that the capacitance formed between the electrodes 4, 5 is added to the external electric circuit. Become.
【００２２】尚、本考案は上述した実施例に限定される
ものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲であれば
種々の変更は可能であり、例えば一対の電極4 、5 に外
部リード端子6 を取着せず、電極4 、5 が直接外部電気
回路に電気的に接続されるようにしてもよい。The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, the external lead terminals are connected to the pair of electrodes 4 and 5. The electrodes 4 and 5 may be electrically connected directly to an external electric circuit without attaching 6.
【００２３】( 実験例)次に本考案の作用効果を下記に
示す実験例に基づき説明する。まず表面粗さが中心線平
均粗さ(Ra)で50nmであり、且つ厚さが1mm の窒化タンタ
ル製本体を準備し、次に前記窒化タンタル製本体の一主
面に窒素の含有量が5.0atm% の酸窒化タンタル膜を3000
オングストロームの厚みに被着させるとともに該酸窒化
タンタル膜及び窒化タンタル製本体の他主面に厚さ1000
オングストロームのニッケル クロムと厚さ20000 オン
グストロームの金から成る電極を被着させ、本考案品の
実験試料を得る。(Experimental Example) Next, the operation and effect of the present invention will be described based on the following experimental examples. First, a tantalum nitride main body having a surface roughness of 50 nm in center line average roughness (Ra) and a thickness of 1 mm is prepared, and then a nitrogen content of 5.0% is formed on one main surface of the tantalum nitride main body. Atm% tantalum oxynitride film 3000
The tantalum oxynitride film and the main body made of tantalum nitride have a thickness of 1000 Å.
An electrode consisting of Angstrom nickel chromium and 20,000 Angstrom gold is deposited to obtain an experimental sample of the invention.
【００２４】また同様に、厚さが1mm の金属タンタル製
本体の一主面に酸化タンタル膜を3000オングストローム
の厚みに被着させるとともに該酸化タンタル膜及び金属
タンタル製本体の他主面に厚さ1000オングストロームの
ニッケル クロムと厚さ20000 オングストロームの金か
ら成る電極を被着させ、比較試料を得る。Similarly, a tantalum oxide film having a thickness of 3000 angstroms is deposited on one main surface of a metal tantalum body having a thickness of 1 mm, and the other main surface of the tantalum oxide film and the metal tantalum body is formed on the other main surface. An electrode consisting of 1000 angstroms of nickel chromium and 20,000 angstroms of gold is deposited to obtain a comparative sample.
【００２５】そして次に前記本考案の実験試料と比較試
料の初期および両試料に400 ℃の熱を100 秒印加した後
の耐電圧、絶縁抵抗値を求め、その変化を調べた。Then, the withstand voltage and insulation resistance of the experimental sample and the comparative sample of the present invention at the initial stage and after applying a heat of 400 ° C. for 100 seconds to both samples were determined, and the changes were examined.
【００２６】上記の結果を表1 に示す。The results are shown in Table 1.
【００２７】[0027]
【表１】 [Table 1]
【００２８】上記実験結果から明らかな如く、従来のタ
ンタルコンデンサは初期の耐電圧特性及び絶縁性は優れ
ているものの400 ℃の熱が印加されると酸化タンタルの
酸素が抜けることによって耐電圧特性及び絶縁性が大き
く劣化するのに対し、本考案品は初期は勿論のこと400
℃の熱が印加された後も耐電圧特性、絶縁性に優れてい
ることが判る。As is apparent from the above experimental results, the conventional tantalum capacitor has excellent initial withstand voltage characteristics and insulation properties, but when heat of 400 ° C. is applied, oxygen of tantalum oxide is released, so that the withstand voltage characteristics and characteristics are improved. While the insulation is greatly degraded, the product of the present invention
It can be seen that even after application of heat of ° C., it is excellent in withstand voltage characteristics and insulating properties.
【００２９】[0029]
【考案の効果】本考案のタンタルコンデンサによれば窒
化タンタル製本体の一方の主面に酸窒化タンタル膜を形
成したことから膜が安定であり、タンタルコンデンサを
回路基板の配線導体に半田等のロウ材を介して取着する
際、ロウ材を溶融させる熱が酸窒化タンタル膜に印加さ
れても該酸窒化タンタル膜の酸素が抜けることは殆どな
く、その結果、酸窒化タンタル膜の膜厚を常に一定とし
てタンタルコンデンサの静電容量値を一定となすととも
に耐電圧特性及び絶縁性を優れたものとなすことが可能
となる。According to the tantalum capacitor of the present invention, the tantalum oxynitride film is formed on one main surface of the tantalum nitride main body, so that the film is stable. At the time of attachment through the brazing material, even if heat for melting the brazing material is applied to the tantalum oxynitride film, oxygen in the tantalum oxynitride film hardly escapes, and as a result, the thickness of the tantalum oxynitride film is reduced. , The capacitance value of the tantalum capacitor can be kept constant, and the withstand voltage characteristics and the insulation can be made excellent.
【図１】本考案のタンタルコンデンサの一実施例を示す
断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the tantalum capacitor of the present invention.
１・・・・・タンタルコンデンサ ２・・・・・窒化タンタル製本体 ３・・・・・酸窒化タンタル膜 ４、５・・・電極 1 ... Tantalum capacitor 2 ... Tantalum nitride main body 3 ... Tantalum oxynitride film 4,5 ... Electrode
Claims (2)
の表面を有する窒化タンタル製本体と、前記本体の表面
の一部に形成された酸窒化タンタル膜と、該酸窒化タン
タル膜上に配置された電極とから成るタンタルコンデン
サ。1. A surface roughness having a center line average roughness of 50 nm or less.
A tantalum capacitor comprising: a tantalum nitride main body having a surface; a tantalum oxynitride film formed on a part of the surface of the main body; and electrodes disposed on the tantalum oxynitride film.
１．０ atm％乃至７．５atm ％であることを特徴とする
請求項１に記載のタンタルコンデンサ。2. The tantalum capacitor according to claim 1, wherein the nitrogen content in said tantalum oxynitride film is 1.0 atm% to 7.5 atm%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1991068044U JP2570767Y2 (en) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | Tantalum capacitors |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP1991068044U JP2570767Y2 (en) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | Tantalum capacitors |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0521428U JPH0521428U (en) | 1993-03-19 |
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2570767Y2 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5935167B2 (en) * | 1974-02-04 | 1984-08-27 | 株式会社東芝 | Capacitor manufacturing method |
| JPS5253257A (en) * | 1975-10-27 | 1977-04-28 | Nippon Electric Co | Thin film capacitor |
-
1991
- 1991-08-27 JP JP1991068044U patent/JP2570767Y2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH0521428U (en) | 1993-03-19 |
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