JP2746780B2 - タンタルコンデンサ - Google Patents

タンタルコンデンサ

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JP2746780B2 JP3240801A JP24080191A JP2746780B2 JP 2746780 B2 JP2746780 B2 JP 2746780B2 JP 3240801 A JP3240801 A JP 3240801A JP 24080191 A JP24080191 A JP 24080191A JP 2746780 B2 JP2746780 B2 JP 2746780B2
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  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、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。
【0002】
【従来の技術】従来、一般的なタンタルコンデンサは、
板状タンタル(Ta)体の一主面に酸化タンタル(Ta 2 O
5 ) 膜と、酸化マンガン(MnO2 ) 膜と、ニッケル- ク
ロムから成る第1 電極膜を順次、形成するとともに他主
面にニッケル- クロムから成る第2電極膜を形成した構
造を有しており、第1電極膜と第2電極膜との間に酸化
タンタル膜が有する一定の誘電率により所定の静電容量
を形成させることによってタンタルコンデンサとなる。
【0003】尚、前記従来のタンタルコンデンサにおい
て板状タンタル体と第1電極膜との間に配されている酸
化マンガン層は、タンタルコンデンサに自己修復機能を
付与する層であり、板状タンタン体の表面凹凸に起因し
てその一部が酸化タンタル膜表面に露出し、タンタルコ
ンデンサの耐電圧特性及び絶縁性を大幅に低下させよう
とするのを酸化マンガン層中の酸素イオンが板状タンタ
ル体の一部と反応して酸化タンタル膜となし、これによ
ってタンタルコンデンサの耐電圧特性等の低下を有効に
防止しようとするものである。
【0004】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、板状
タンタル体に形成した第2電極膜をプラス側に設定し、
第1電極膜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。
【0005】そこで、上記欠点を解消するために板状タ
ンタル体の表面を平滑となし、板状タンタル体の一部が
酸化タンタル膜表面に露出してタンタルコンデンサの耐
電圧特性等の低下を有効に防止することが考えられる。
【0006】かかるタンタルコンデンサによればその構
造が表面平滑な板状タンタル体の一主面に酸化タンタル
膜と第1電極膜を順次、形成するとともに他主面に第2
電極膜を形成したものとなり、酸化マンガン層が無いこ
とから直流回路以外の交流回路にも利用でき、同時に板
状タンタル体の一部がその表面凹凸に起因して酸化タン
タル膜表面より露出することが少なく、初期の耐電圧特
性及び絶縁性を良好となすことができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のタンタルコンデンサにおいては、第1 電極膜が通
常、ニッケル−クロムを酸化タンタル膜表面にスパッタ
リング法により被着させることによって形成されてお
り、該スパッタリング法により被着される第1 電極膜は
その内部に約7.7 ×109 dyne/cm 2 の引張性応力が内在
し、これが酸化タンタル膜に歪みを発生させてタンタル
コンデンサの耐電圧特性、絶縁性等を低下させてしまう
という欠点を誘発する。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のタンタルコンデ
ンサは板状タンタル体の一主面に酸化タンタル膜と電極
膜とを順次、形成して成るタンタルコンデンサにおい
て、前記電極膜をモリブデン層と銅層の2層構造とする
とともに前記酸化タンタル膜側にモリブデン層を配した
ことを特徴とするものである。
【0009】
【実施例】次に本発明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。
【0010】図1 は本発明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、板
状タンタル体2 と、酸化タンタル膜3 と、第1電極膜4
と、第2電極膜5 とから構成されている。
【0011】前記板状タンタル体2 は厚さ0.1 乃至1.0m
m の板状体から成り、酸化タンタル膜3 、第1 電極膜4
及び第2 電極膜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。
【0012】前記板状タンタル体2 は金属タンタルから
成り、該金属タンタルを従来周知の圧延加工法等を採用
することによって所定の板状に形成される。
【0013】また前記板状タンタル体2 の一主面には酸
化タンタル膜3 が被着されており、該酸化タンタル膜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。
【0014】前記酸化タンタル膜3 は板状タンタル体2
の上面を陽極酸化処理したり、板状タンタル体2 の表面
に酸化タンタルをスパッタリングにより被着させること
によって板状タンタル体2 の上面に被着され、例えば、
板状タンタル体2 の上面を陽極酸化処理することによっ
て形成する場合は、クエン酸等の電解液中に板状タンタ
ル体2 とプラチナ板とを浸漬するとともに板状タンタル
体2 を直流電源の陽極に、プラチナ板を陰極に接続さ
せ、次に前記板状タンタル体2 とプラチナ板の間に100
乃至350Vの電圧を印加し、板状タンタル体2 の表面を酸
化させることによって形成され、またスパッタリング法
により被着させる場合は、スパッタリング装置の成膜室
内に板状タンタル体2 と酸化タンタルから成るターゲッ
トとを対向させて配置するとともにターゲットに高周波
電源を板状タンタル体2 に接地電源を接続し、次にター
ゲットに高周波電圧を印加し、ターゲットと板状タンタ
ル体2 との間にグロー放電を起こし、ターゲットからス
パッタされた酸化タンタルを板状タンタル体2 の上面に
被着させことによって形成される。
【0015】前記酸化タンタル膜3 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その厚みは異なるが
1000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る。従っ
て、前記酸化タンタル膜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。
【0016】また前記酸化タンタル膜3 はそれが形成さ
れる板状タンタル体2 の表面粗さをJIS-B-0601に規定の
中心線平均粗さ(Ra)でRa<50nmとしておくと酸化タンタ
ル膜3 の厚みを略全体にわたって均一となすことがで
き、これによってタンタルコンデンサ1 の耐電圧特性、
絶縁特性を良好とするとともにタンタルコンデンサ1 の
静電容量値を大きなものとなすことが可能となる。従っ
て、酸化タンタル膜3 が形成される板状タンタル体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。
【0017】更に前記酸化タンタル膜3 はその内部に1.
0atm% 乃至7.5atm% の窒素を含有させておくと、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化タン
タル膜3 に印加された場合に酸化タンタル膜3 の酸素が
抜けて金属タンタルとなり、酸化タンタル膜3 の厚みに
変化を来してタンタルコンデンサ1 の静電容量値が変化
したり、タンタルコンデンサ1 の耐電圧特性及び絶縁性
が劣化するのを有効に防止することができる。
【0018】従って、前記酸化タンタル膜3 にはタンタ
ルコンデンサ1の静電容量値を一定とし、且つ耐電圧特
性、絶縁性の劣化を防止するために窒素を1.0atm% 乃至
7.5atm% 含有させておくことが好ましい。
【0019】前記酸化タンタル膜3 はまたその表面にモ
リブデン層4aと銅層4bの2 層構造を有する第1 電極膜4
が形成されており、該第1 電極膜4 はタンタルコンデン
サ1としての静電容量を導出させる一方の電極として作
用し、外部電気回路と接続される外部リード端子8 の一
端が半田等のロウ材を介し取着される。
【0020】前記第1 電極膜4 を構成するモリブデン層
4aはモリブデン(Mo)を酸化タンタル膜3 上に従来周知の
スパッタリング法により被着させることによって形成さ
れ、該モリブデン層4aは第 1電極膜4 を酸化タンタル膜
3 に強固に接合させる作用を為す。この場合、スパッタ
リング法によって被着されるモリブデンはその厚みが所
定範囲内であれば被着時に発生する応力が約1.0 ×109
dyne/cm 2 程度と小さく、その結果、モリブデン層4a内
に内在する応力によって酸化タンタル膜3 に歪みを発生
させ、タンタルコンデンサ1 の耐電圧特性等に劣化を招
来させることはなくなる。
【0021】尚、前記モリブデン層4aはその厚みが1000
オングストローム未満であると第1電極膜4 を酸化タン
タル膜3 に強固に接合させることができなくなる傾向に
あり、また3000オングストロームを越えるとモリブデン
層4a内に、被着時に発生する応力が内在し、タンタルコ
ンデンサ1 の耐電圧特性等に劣化を招来させる傾向にあ
る。従って、モリブデン層4aはその厚みを1000乃至3000
オングストロームの範囲としておくことが好ましい。
【0022】また前記第1 電極膜4 を構成する銅層4bは
第1 電極膜4 の主導体層であり、モリブデン層4aの上面
にスパッタリング、メッキ等の方法によって形成され
る。
【0023】前記銅層4bはその厚みが2000オングストロ
ーム未満であると第1 電極膜4 の電気抵抗が大きくな
り、タンタルコデンサ1 を外部電気回路に接続する際、
大きな制約を受けることとなり、また10000 オングスト
ームを越えると銅層4b内に、被着時に発生する応力が内
在し、タンタルコンデンサ1 の耐電圧特性等に劣化を招
来させる傾向にある。従って、銅層4bはその厚みを1000
乃至3000オングストロームの範囲としておくことが好ま
しい。
【0024】更に前記モリブデン層4a及び銅層4bから成
る第1 電極膜4 はその表面に厚さ2000乃至4000オングス
トロームのニッケル層6aと厚さ2000乃至4000オングスト
ロームの金層6bを順次、被着させておくと第1 電極膜4
の酸化腐食を有効に防止するとともに第1 電極膜4 と外
部リード端子8 との取着強度を極めて強固となすことが
できる。従って、第1 金属膜4 の表面には該第1 電極膜
4 の酸化腐食を有効に防止し、且つ第1 電極膜4 と外部
リード端子8 との取着強度を極めて強固となすために厚
さ2000乃至4000オングストロームのニッケル層6aと厚さ
2000乃至4000オングストロームの金層6bを順次、被着さ
せておくことが好ましい。
【0025】また前記板状タンタル体2 の他方の主面に
はニッケル 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 層構造を有する第2 電極
膜5が形成されており、該第2 電極膜5 はタンタルコン
デンサ1 としての静電容量を導出させる他方の電極とし
て作用し、外部電気回路と接続される外部リード端子8
の一端が半田等のロウ材を介し取着されている。
【0026】前記第2 電極膜5 を構成するニッケル ク
ロム(Ni-Cr) から成る第1 金属層5aは板状タンタル体2
に第2 電極膜5 を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。
【0027】また前記第2 電極膜5 を構成する金から成
る第2 金属層5bは第1 金属層5aが酸化腐食するのを防止
するとともに第2 電極膜5 に外部リード端子8 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 オングストロームの厚みに被着される。
【0028】かくして本発明のタンタルコンデンサによ
れば外部リード端子8 、8 を外部電気回路に電気的に接
続することによって第1 電極膜4 と第2 電極膜5 との間
に形成される静電容量を外部電気回路に付加することと
なる。
【0029】
【発明の効果】本発明のタンタルコンデンサによれば板
状タンタル体の一主面に形成した酸化タンタル膜上に、
被着時に発生する応力が小さいモリブデンから成る層と
銅から成る層の2層構造を有する第1 電極膜を被着形成
させたことから第1 電極膜に大きな応力が内在するとと
もに該内在応力によって酸化タンタル膜に歪みを発生さ
せるのが皆無となり、その結果、得られるタンタルタン
デンサの耐電圧特性及び絶縁性を極めて優れたものとな
すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のタンタルコンデンサの一実施例を示す
断面図である。
【符号の説明】
1・・・・・タンタルコンデンサ 2・・・・・板状タンタル体 3・・・・・酸化タンタル膜 4・・・・・第1 電極膜 4a・・・・モリブデン層 4b・・・・銅層 5・・・・・第2電極膜 5a・・・・ニッケル−クロムから成る第1金属層 5b・・・・金から成る第2金属層

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】板状タンタル体の一主面に酸化タンタル膜
    と電極膜とを順次、形成して成るタンタルコンデンサに
    おいて、前記電極膜をモリブデン層と銅層の2層構造と
    するとともに前記酸化タンタル膜側にモリブデン層を配
    したことを特徴とするタンタルコンデンサ。
  2. 【請求項2】前記電極膜を構成するモリブデン層の厚み
    が1000乃至3000オングストローム、銅層の厚みが2000乃
    至10000 オングストローム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。
  3. 【請求項3】前記電極膜の表面にニッケル層と金層の2
    層構造を有する金属膜が被着されていることを特徴とす
    る請求項1または請求項2に記載のタンタルコンデン
    サ。
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