JP4360680B2 - Niobium powder for capacitors, sintered niobium and capacitors - Google Patents

Niobium powder for capacitors, sintered niobium and capacitors Download PDF

Info

Publication number
JP4360680B2
JP4360680B2 JP2004324458A JP2004324458A JP4360680B2 JP 4360680 B2 JP4360680 B2 JP 4360680B2 JP 2004324458 A JP2004324458 A JP 2004324458A JP 2004324458 A JP2004324458 A JP 2004324458A JP 4360680 B2 JP4360680 B2 JP 4360680B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
niobium
powder
capacitor
capacitor according
silicon nitride
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004324458A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005167223A (en
Inventor
和弘 大森
仁 網田
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.)
Showa Denko KK
Original Assignee
Showa Denko KK
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 Showa Denko KK filed Critical Showa Denko KK
Priority to JP2004324458A priority Critical patent/JP4360680B2/en
Publication of JP2005167223A publication Critical patent/JP2005167223A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4360680B2 publication Critical patent/JP4360680B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004Details
    • H01G9/04Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H01G9/048Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by their structure
    • H01G9/052Sintered electrodes
    • H01G9/0525Powder therefor

Description

本発明は、ニオブ粉、それを用いた焼結体、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。   The present invention relates to niobium powder, a sintered body using the niobium powder, a capacitor using the sintered body, and a method for manufacturing the same.

携帯電話やパーソナルコンピュータ等の電子機器は、形状の小型化、高速化、軽量化に伴い、これらの電子機器に使用されるコンデンサは、より小型で軽く、より大きな容量、より低いESRが求められている。
このようなコンデンサの中でも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。
As electronic devices such as mobile phones and personal computers become smaller, faster, and lighter in weight, capacitors used in these electronic devices are required to be smaller and lighter, with larger capacities and lower ESR. ing.
Among such capacitors, a tantalum capacitor is preferred because it has a large capacity for its size and good performance.

タンタルコンデンサの容量を上げるためには、粉体の使用量を増大させるか、タンタル粉をより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。
粉体の使用量を増加させる方法は、コンデンサの構造が必然的に大型となり、小型化、軽量化の要求を満たさない。タンタル粉を微細化して表面積を増加させる方法では、タンタル焼結体の細孔直径が小さくなり、高容量のタンタルコンデンサを作製できず、またESRを低くすることができなかった。
In order to increase the capacity of the tantalum capacitor, it is necessary to increase the amount of powder used, or to use a sintered body having a surface area increased by making tantalum powder finer.
The method of increasing the amount of powder used does not satisfy the requirements for reduction in size and weight because the structure of the capacitor inevitably increases in size. In the method of increasing the surface area by refining the tantalum powder, the pore diameter of the tantalum sintered body is reduced, so that a high-capacity tantalum capacitor cannot be produced and the ESR cannot be lowered.

これらの欠点を解決する方法として、タンタルよりも誘電率が高く、密度が低い粉末材料を用いた焼結体のコンデンサが考えられる。このような誘電率の高い材料としてニオブが注目されている。
ニオブコンデンサは、タンタルコンデンサと同様の方法で製造される。
As a method for solving these drawbacks, a sintered capacitor using a powder material having a higher dielectric constant and lower density than tantalum is conceivable. Niobium is attracting attention as a material having such a high dielectric constant.
Niobium capacitors are manufactured in the same way as tantalum capacitors.

ニオブコンデンサの陽極体として、一般的にニオブ粉の焼結体が使用されている。例えば、微細なニオブ粉末と液状バインダーとを混合することによりニオブ粉の造粒を行い、これを圧縮成形により成形し、さらにこの成形体に陽極リードを植設したものを高温、高真空焼結することによりニオブ陽極焼結体と言われる電極を製造する。このニオブ陽極焼結体の表面を電解酸化(化成)して非電導性絶縁層(ニオブの絶縁酸化物層)を生成させ、その層上に二酸化マンガンや電導性ポリマーなどの対電極層(陰極層)を形成させ、さらに対電極層上にカーボンペースト、銀ペーストなどを順次積層したのち、エポキシ樹脂のような材料で外装封止することにより、ニオブコンデンサが製造される。   As a niobium capacitor anode body, a niobium powder sintered body is generally used. For example, niobium powder is granulated by mixing fine niobium powder and a liquid binder, then molded by compression molding, and then the anode lead is implanted in this molded body at high temperature and high vacuum sintering. Thus, an electrode called a niobium anode sintered body is manufactured. The surface of this niobium anode sintered body is electrolytically oxidized (formed) to form a nonconductive insulating layer (niobium insulating oxide layer), and a counter electrode layer (cathode) such as manganese dioxide or conductive polymer is formed on the nonconductive insulating layer. Layer), carbon paste, silver paste, and the like are sequentially laminated on the counter electrode layer, and then sealed with a material such as an epoxy resin to manufacture a niobium capacitor.

ニオブコンデンサはタンタルコンデンサに比べて安定性に劣る。
これは、電解酸化により生成するタンタルの絶縁酸化物層が五酸化タンタルのみで形成され、極めて高い安定性を持つことにある。これに反して、ニオブは、安定な半導体性の亜酸化物(例えば、二酸化ニオブ、一酸化ニオブなど)を含む五酸化ニオブを主体とした絶縁酸化物層を形成するため、漏れ電流値の増加、耐電圧(化成電圧/作動電圧の比)の低下など、電気的な安定性に劣る。
Niobium capacitors are less stable than tantalum capacitors.
This is because an insulating oxide layer of tantalum produced by electrolytic oxidation is formed only of tantalum pentoxide and has extremely high stability. On the other hand, niobium forms an insulating oxide layer mainly composed of niobium pentoxide containing a stable semiconducting suboxide (for example, niobium dioxide, niobium monoxide, etc.), thus increasing the leakage current value. Inferior in electrical stability, such as a decrease in withstand voltage (ratio of conversion voltage / actuation voltage).

また、化成における五酸化タンタルの厚さの増加が約2nm/Vであるのに対し、化成における五酸化ニオブの厚さの増加は約3.7nm/Vと厚いため、機械的な刺激、あるいは熱的な刺激に弱く、五酸化ニオブを主体とした絶縁酸化物層は壊れやすい。特に、対電極に電導性ポリマーを用いた場合、エポキシ樹脂等の材料を用いた外装封止時の漏れ電流の増加、基板実装時の半田リフローにおける漏れ電流の増加が大きな問題となっている。また、近年、半田の鉛フリー化の要求が高まってきており、半田リフロー温度の上昇が、ニオブコンデンサの漏れ電流値をさらに増加させている。この様に、ニオブコンデンサの使用は、耐電圧が低い性質により作動電圧の低い分野、及び漏れ電流が影響を及ぼさない分野に制限されてきた。
これらの問題に対して様々なアプローチがなされている。
In addition, the increase in the thickness of tantalum pentoxide in chemical conversion is about 2 nm / V, whereas the increase in the thickness of niobium pentoxide in chemical conversion is as thick as about 3.7 nm / V. The insulating oxide layer mainly composed of niobium pentoxide is fragile and is vulnerable to thermal stimulation. In particular, when a conductive polymer is used for the counter electrode, an increase in leakage current during exterior sealing using a material such as an epoxy resin and an increase in leakage current during solder reflow during substrate mounting are significant problems. In recent years, there has been an increasing demand for lead-free solder, and an increase in solder reflow temperature has further increased the leakage current value of niobium capacitors. Thus, the use of niobium capacitors has been limited to fields where the operating voltage is low and leakage current does not affect due to the low withstand voltage.
There are various approaches to these problems.

特許文献1(特開平10-242004号公報)には、ニオブ粉を一部窒化することにより、ニオブコンデンサの漏れ電流値を改善することが記されている。   Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-242004) describes that the leakage current value of a niobium capacitor is improved by partially nitriding niobium powder.

特許文献2(WO00/49633)及び特許文献3(WO01/6525)には、Fe、Ni、Co、Si、Na、K、Mgを特定の元素とし、この含有量を総和で350ppm以下にするとニオブコンデンサの漏れ電流値のバラツキを改善できることが記されている。   In Patent Document 2 (WO00 / 49633) and Patent Document 3 (WO01 / 6525), when Ni, Co, Si, Na, K, and Mg are specified elements and the total content is 350 ppm or less, niobium is used. It is described that the variation in the leakage current value of the capacitor can be improved.

特許文献4(WO00/15555)及び特許文献5(WO00/15556)には、酸素ゲッター金属の存在下、酸化ニオブを部分的に還元したコンデンサ用の酸素が減少した酸化ニオブ粉が開示されている。アノードの性質は開示されているが、コンデンサの作成例はない。   Patent Document 4 (WO00 / 15555) and Patent Document 5 (WO00 / 15556) disclose niobium oxide powder with reduced oxygen for capacitors in which niobium oxide is partially reduced in the presence of an oxygen getter metal. . Although the nature of the anode is disclosed, there is no example of making a capacitor.

特許文献6(WO02/15208)及び特許文献7(WO02/93596)には、ニオブ粉あるいは一酸化ニオブ粉に他元素を含ませること、あるいは合金化することによりコンデンサの漏れ電流値を低く改善できることが記されているが、耐電圧及び半田耐熱性の記載はない。   Patent Document 6 (WO02 / 15208) and Patent Document 7 (WO02 / 93596) describe that the leakage current value of a capacitor can be improved by adding other elements to niobium powder or niobium monoxide powder or alloying them. However, there is no description of withstand voltage and solder heat resistance.

特許文献8(特表2003-514378号公報)には、ニオブ粉表面に元素Al、Si、Ti、Zr、Mo、W、Y、Taをコートして、酸化物ニオブバリアー層にAl、Si、Ti、Zr、Mo、W、Y、Taの金属を含ませることが記されている。このニオブ粉から作成したアノードの性質は記されているが、コンデンサの作成例はない。   In Patent Document 8 (Japanese Patent Publication No. 2003-514378), the surface of niobium powder is coated with the elements Al, Si, Ti, Zr, Mo, W, Y, Ta, and the oxide niobium barrier layer is coated with Al, Si, It is described that Ti, Zr, Mo, W, Y, and Ta metals are included. Although the properties of the anode made from this niobium powder are described, there is no example of making a capacitor.

特許文献9(WO01/26123)には、珪素−酸素結合を有する化合物、あるいは加水分解反応、縮合反応、酸化反応、熱反応などにより珪素−酸素結合を生成させる珪素含有化合物が、ニオブ表面の一部、あるいは大部分を覆った形状の組成物が記されている。化成時に、珪素−酸素結合を有する化合物が誘電酸化膜に取り込まれて、ニオブコンデンサの漏れ電流値及び容量劣化が改善されることが記されているが、耐電圧及び半田耐熱性の記載はない。   In Patent Document 9 (WO01 / 26123), a compound having a silicon-oxygen bond, or a silicon-containing compound that generates a silicon-oxygen bond by a hydrolysis reaction, a condensation reaction, an oxidation reaction, a thermal reaction, or the like is provided on one surface of a niobium surface. The composition of the shape which covered the part or most was described. Although it is described that a compound having a silicon-oxygen bond is incorporated into the dielectric oxide film during the chemical conversion and the leakage current value and capacity deterioration of the niobium capacitor are improved, there is no description of withstand voltage and solder heat resistance. .

この様に、種々の改善が試みられているが、未だ十分ではなく、特に耐電圧の向上及び半田耐熱性の向上が求められている。   In this way, various improvements have been attempted, but it is still not sufficient, and in particular, improvement in withstand voltage and improvement in solder heat resistance are required.

特開平10−242004号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-224004 国際公開第00/49633号パンフレットInternational Publication No. 00/49633 Pamphlet 国際公開第01/6525号パンフレットInternational Publication No. 01/6525 Pamphlet 国際公開第00/15555号パンフレットInternational Publication No. 00/15555 pamphlet 国際公開第00/15556号パンフレットInternational Publication No. 00/15556 Pamphlet 国際公開第02/15208号パンフレットInternational Publication No. 02/15208 Pamphlet 国際公開第02/93596号パンフレットInternational Publication No. 02/93596 Pamphlet 特表2003−514378号公報Special table 2003-514378 gazette 国際公開第01/26123号パンフレットInternational Publication No. 01/26123 Pamphlet

本発明の目的は、高い容量、低い漏れ電流、低いESR、tanδ特性が良好なことはもとより、特に耐電圧と半田耐熱性の良好なニオブコンデンサ、及びそのコンデンサを作成できるコンデンサ用ニオブ粉、ニオブ焼結体、及びそれらの製造方法を提供することにある。   The object of the present invention is not only high capacity, low leakage current, low ESR and tan δ characteristics, but also particularly niobium capacitors with good withstand voltage and solder heat resistance, and niobium powder for capacitors and niobium capable of producing such capacitors. It is providing the sintered compact and the manufacturing method thereof.

本発明者らは、コンデンサの陽極に用いる焼結体として、窒化珪素とニオブの混合層を表面近傍に設けてなるニオブ粉あるいはその造粒粉の焼結体を用いることにより、高容量で、漏れ電流特性、ESR特性及びtanδ特性が良好であり、加えて特に耐電圧特性と半田耐熱性に優れたコンデンサが得られることを見出し、本発明を完成した。   By using a sintered body of niobium powder or a granulated powder thereof in which a mixed layer of silicon nitride and niobium is provided in the vicinity of the surface as a sintered body used for the capacitor anode, The present inventors have found that a capacitor having excellent leakage current characteristics, ESR characteristics, and tan δ characteristics, and particularly excellent withstand voltage characteristics and solder heat resistance can be obtained.

本発明は以下に示すコンデンサ用ニオブ粉、コンデンサ用ニオブ造粒粉、コンデンサ用ニオブ焼結体、コンデンサ及びそれらの製造方法である。
1.ニオブ層と窒化珪素とニオブの混合層とを有し、前記混合層が粉体粒子表面近傍に存在することを特徴とするコンデンサ用ニオブ粉。
2.混合層の厚みが、8〜2000nmである前記1に記載のコンデンサ用ニオブ粉。
3.窒化珪素の含有量が、50〜500000質量ppmである前記1に記載のコンデンサ用ニオブ粉。
4.窒化珪素が、Siαβ(式中、α及びβは正の整数を表す。)で示される化合物である前記1に記載のコンデンサ用ニオブ粉。
5.窒化珪素が、SiN、Si22、Si23及びSi34の中から選ばれる少なくとも1種である前記4に記載のコンデンサ用ニオブ粉。
6.ニオブ層及び混合層中のニオブが、純ニオブ、ニオブ化合物、ニオブ合金及びこれらの水素化物から選ばれる少なくとも1種である前記1に記載のコンデンサ用ニオブ粉。
7.ニオブ化合物が、水素化ニオブ、窒化ニオブ及び酸化ニオブから選ばれる少なくとも1種である前記6に記載のコンデンサ用ニオブ粉。
8.平均粒子径が、0.05〜5μmである前記1に記載のコンデンサ用ニオブ粉。
9.比表面積が、0.5〜70m2/gである前記1に記載のコンデンサ用ニオブ粉。
10.ニオブ粉をエッチングする工程、窒化珪素をエッチング孔に含浸させる工程、及びエッチング孔を封止する工程を有することを特徴とするコンデンサ用ニオブ粉の製造方法。
11.ニオブ粉が、平均粒径0.05〜5μmの一次粉、その凝集粉またはその造粒粉である前記10に記載のコンデンサ用ニオブ粉の製造方法。
12.エッチング工程の後で含浸工程の前、含浸工程の後で封止工程の前、または封止工程の後に、窒素、酸素、リン、硫黄、セレン及びテルルからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素をドープする工程を含む前記10に記載のコンデンサ用ニオブ粉の製造方法。
13.エッチング孔の封止工程が、平均粒径1〜200nmのニオブ、ニオブ化合物、ニオブ合金及びそれらの水素化物の存在下で行われる前記10に記載のコンデンサ用ニオブ粉の製造方法。
14.ニオブ粉が、ニオブ、ニオブ化合物、ニオブ合金及びこれらの水素化物から選ばれる少なくとも1種である前記10に記載のコンデンサ用ニオブ粉の製造方法。
15.ニオブ化合物が、窒素及び/または酸素を含むニオブ化合物である前記14に記載のコンデンサ用ニオブ粉の製造方法。
16.エッチング工程で用いるエッチング剤が、酸またはアルカリである前記10に記載のコンデンサ用ニオブ粉の製造方法。
17.エッチング剤が、フッ化水素酸またはフルオロ酢酸を含む酸溶液である前記16に記載のコンデンサ用ニオブ粉の製造方法。
18.エッチング剤が、pH10以上のアルカリ溶液である前記16に記載のコンデンサ用ニオブ粉の製造方法。
19.含浸させる窒化珪素が、平均粒径1〜200nmの粒子である前記10に記載のコンデンサ用ニオブ粉の製造方法。
20.含浸工程で、超音波照射を行う前記10に記載のコンデンサ用ニオブ粉の製造方法。
21.前記1〜9のいずれかに記載のコンデンサ用ニオブ粉を造粒してなるコンデンサ用ニオブ造粒粉。
22.ニオブ層と窒化珪素とニオブの混合層とを有し、前記混合層が外表面近傍及び孔内表面近傍に存在することを特徴とするコンデンサ用ニオブ造粒粉。
23.混合層の厚みが、8〜2000nmである前記22に記載のコンデンサ用ニオブ造粒粉。
24.窒化珪素の含有量が、50〜500000質量ppmである前記22に記載のコンデンサ用ニオブ造粒粉。
25.平均粒子径が、5〜1000μmである前記21または22に記載のコンデンサ用ニオブ造粒粉。
26.比表面積が、0.5〜40m2/gである前記項21または22に記載のコンデンサ用ニオブ造粒粉。
27.細孔直径分布のピークが0.01〜500μmの範囲内に一つ以上存在する前記21または22に記載のコンデンサ用ニオブ造粒粉。
28.細孔直径分布のピークが0.1〜0.9μmに少なくとも1つ、0.9〜3μmに少なくとも1つ存在する前記25に記載のコンデンサ用ニオブ造粒粉。
29.前記1〜9のいずれかに記載のコンデンサ用ニオブ粉を焼結してなるコンデンサ用ニオブ焼結体。
30.前記21〜28のいずれかに記載のコンデンサ用ニオブ造粒粉を焼結してなるコンデンサ用ニオブ焼結体。
31.ニオブ層と窒化珪素とニオブの混合層とを有し、前記混合層が焼結体の外表面近傍及び孔内表面近傍に存在することを特徴とするコンデンサ用ニオブ焼結体。
32.混合層の厚みが、8〜2000nmである前記31に記載のコンデンサ用ニオブ焼結体。
33.窒化珪素の含有量が、50〜500000質量ppmである前記31に記載のコンデンサ用ニオブ焼結体。
34.空孔率が55体積%以上である前記29〜31のいずれかに記載のコンデンサ用ニオブ焼結体。
35.比表面積が、0.006m2/mm3以上である前記29〜31のいずれかに記載のコンデンサ用ニオブ焼結体。
36.比表面積が、0.005〜0.06m2/mm3である前記29〜31のいずれかに記載のコンデンサ用ニオブ焼結体。
37.細孔直径分布のピークが0.01〜100μmの範囲内に一つ以上存在する前記29〜31のいずれかに記載のコンデンサ用ニオブ焼結体。
38.細孔直径分布のピークが1.0μm未満に少なくとも1つ、1.0μm以上に少なくとも1つ存在する前記37に記載のコンデンサ用ニオブ焼結体。
39.直径1μm以上の細孔の容積が、全空孔容積の13体積%以上である前記29〜31のいずれかに記載のコンデンサ用ニオブ焼結体。
40.容量が40000〜400000μFV/gである前記29〜31のいずれかに記載のコンデンサ用ニオブ焼結体。
41.前記29〜40のいずれかに記載のコンデンサ用ニオブ焼結体を一方の電極とし、対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。
42.誘電体が、窒化珪素を含む酸化ニオブを主成分とする前記41に記載のコンデンサ。
43.コンデンサ用ニオブ焼結体を一方の電極とし、対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、前記誘電体が窒化珪素を含む酸化ニオブを主成分とすることを特徴とするコンデンサ。
44.対電極の材料が、電解液、有機半導体及び無機半導体からなる群より選ばれる少なくとも1種の材料である前記41または43に記載のコンデンサ。
45.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導電性高分子からなる群より選ばれる少なくとも1種である前記44に記載のコンデンサ。
46.導電性高分子が、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン及びこれらの置換誘導体から選ばれる少なくとも1種である前記45に記載のコンデンサ。
47.導電性高分子が、下記一般式(1)または一般式(2)

Figure 0004360680
(式中、R1〜R4はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜10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、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る一価基を表わし、
1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く、
前記環状の結合鎖は、その任意の位置にカルボニル、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、イミノの結合を含んでもよく、
Xは酸素、硫黄または窒素原子を表し、R5はXが窒素原子の時のみ存在して、水素原子または炭素数1〜10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を表す。)
で示される繰り返し単位を含む重合体に、ドーパントをドープした導電性高分子である前記45に記載のコンデンサ。
48.導電性高分子が、下記一般式(3)
Figure 0004360680
(式中、R6及びR7は、各々独立して水素原子、炭素数1〜6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し、
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重合体に、ドーパントをドープした導電性高分子である前記47に記載のコンデンサ。
49.導電性高分子が、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)にドーパントをドープした導電性高分子である前記48に記載のコンデンサ。
50.対電極の材料が、層状構造を少なくとも一部に有する前記41または43に記載のコンデンサ。
51.対電極の材料が、有機スルホン酸アニオンをドーパントとして含む前記41または43に記載のコンデンサ。
52.前記41〜51のいずれかに記載のコンデンサを使用した電子回路。
53.前記41〜51のいずれかに記載のコンデンサを使用した電子機器。 The present invention provides the following niobium powder for capacitors, granulated powder of niobium for capacitors, sintered niobium for capacitors, capacitors and methods for producing them.
1. A niobium powder for a capacitor having a niobium layer and a mixed layer of silicon nitride and niobium, wherein the mixed layer is present in the vicinity of the surface of the powder particles.
2. 2. The niobium powder for a capacitor as described in 1 above, wherein the mixed layer has a thickness of 8 to 2000 nm.
3. 2. The niobium powder for capacitors as described in 1 above, wherein the content of silicon nitride is 50 to 500,000 mass ppm.
4). 2. The niobium powder for capacitors as described in 1 above, wherein the silicon nitride is a compound represented by Si α N β (wherein α and β represent positive integers).
5. 5. The niobium powder for capacitors as described in 4 above, wherein the silicon nitride is at least one selected from SiN, Si 2 N 2 , Si 2 N 3 and Si 3 N 4 .
6). 2. The niobium powder for a capacitor as described in 1 above, wherein the niobium in the niobium layer and the mixed layer is at least one selected from pure niobium, a niobium compound, a niobium alloy, and a hydride thereof.
7). 7. The niobium powder for a capacitor as described in 6 above, wherein the niobium compound is at least one selected from niobium hydride, niobium nitride and niobium oxide.
8). 2. The niobium powder for capacitors as described in 1 above, wherein the average particle size is 0.05 to 5 μm.
9. 2. The niobium powder for a capacitor as described in 1 above, wherein the specific surface area is 0.5 to 70 m 2 / g.
10. A method for producing niobium powder for a capacitor, comprising: a step of etching niobium powder; a step of impregnating an etching hole with silicon nitride; and a step of sealing the etching hole.
11. 11. The method for producing niobium powder for capacitors as described in 10 above, wherein the niobium powder is a primary powder having an average particle size of 0.05 to 5 μm, an agglomerated powder thereof or a granulated powder thereof.
12 At least one element selected from the group consisting of nitrogen, oxygen, phosphorus, sulfur, selenium and tellurium after the etching step, before the impregnation step, after the impregnation step and before the sealing step, or after the sealing step 11. The method for producing a niobium powder for a capacitor as described in 10 above, which comprises a step of doping.
13. 11. The method for producing niobium powder for a capacitor as described in 10 above, wherein the etching hole sealing step is performed in the presence of niobium, niobium compound, niobium alloy and hydride thereof having an average particle diameter of 1 to 200 nm.
14 11. The method for producing niobium powder for a capacitor as described in 10 above, wherein the niobium powder is at least one selected from niobium, a niobium compound, a niobium alloy and a hydride thereof.
15. 15. The method for producing a niobium powder for a capacitor as described in 14 above, wherein the niobium compound is a niobium compound containing nitrogen and / or oxygen.
16. 11. The method for producing a niobium powder for a capacitor as described in 10 above, wherein the etching agent used in the etching step is an acid or an alkali.
17. 17. The method for producing niobium powder for capacitors as described in 16 above, wherein the etching agent is an acid solution containing hydrofluoric acid or fluoroacetic acid.
18. 17. The method for producing niobium powder for capacitors as described in 16 above, wherein the etching agent is an alkaline solution having a pH of 10 or more.
19. 11. The method for producing a niobium powder for a capacitor as described in 10 above, wherein the silicon nitride to be impregnated is a particle having an average particle diameter of 1 to 200 nm.
20. 11. The method for producing niobium powder for capacitors as described in 10 above, wherein ultrasonic irradiation is performed in the impregnation step.
21. A niobium granulated powder for a capacitor obtained by granulating the niobium powder for a capacitor according to any one of 1 to 9 above.
22. A niobium granulated powder for a capacitor, comprising a niobium layer, a mixed layer of silicon nitride and niobium, wherein the mixed layer is present in the vicinity of the outer surface and the inner surface of the hole.
23. The niobium granulated powder for capacitors as described in 22 above, wherein the mixed layer has a thickness of 8 to 2000 nm.
24. The niobium granulated powder for capacitors as described in 22 above, wherein the content of silicon nitride is 50 to 500,000 mass ppm.
25. 23. The niobium granulated powder for capacitors as described in 21 or 22 above, having an average particle diameter of 5 to 1000 μm.
26. Item 23. The niobium granulated powder for capacitors as described in 21 or 22 above, wherein the specific surface area is 0.5 to 40 m 2 / g.
27. 23. The niobium granulated powder for capacitors as described in 21 or 22 above, wherein one or more pore diameter distribution peaks are present in the range of 0.01 to 500 μm.
28. 26. The niobium granulated powder for capacitors as described in 25 above, wherein at least one peak of pore diameter distribution is present at 0.1 to 0.9 μm and at least one peak at 0.9 to 3 μm.
29. A niobium sintered body for a capacitor obtained by sintering the niobium powder for a capacitor according to any one of 1 to 9 above.
30. 29. A niobium sintered body for a capacitor obtained by sintering the niobium granulated powder for a capacitor according to any one of 21 to 28.
31. A niobium sintered body for a capacitor, comprising a niobium layer, a mixed layer of silicon nitride and niobium, wherein the mixed layer is present in the vicinity of the outer surface and the inner surface of the hole.
32. 32. The niobium sintered body for a capacitor as described in 31 above, wherein the mixed layer has a thickness of 8 to 2000 nm.
33. 32. The niobium sintered body for capacitors as described in 31 above, wherein the content of silicon nitride is 50 to 500,000 mass ppm.
34. 32. The niobium sintered body for capacitors as described in any one of 29 to 31 above, wherein the porosity is 55% by volume or more.
35. 32. The niobium sintered body for capacitors as described in any one of 29 to 31 above, which has a specific surface area of 0.006 m 2 / mm 3 or more.
36. 32. The niobium sintered body for capacitors as described in any one of 29 to 31 above, which has a specific surface area of 0.005 to 0.06 m 2 / mm 3 .
37. 32. The niobium sintered body for capacitors as described in any one of 29 to 31 above, wherein one or more pore diameter distribution peaks exist within a range of 0.01 to 100 μm.
38. 38. The niobium sintered body for a capacitor as described in 37 above, wherein at least one peak of pore diameter distribution is present at less than 1.0 μm and at least one is present at 1.0 μm or more.
39. 32. The niobium sintered body for capacitors as described in any one of 29 to 31 above, wherein the volume of pores having a diameter of 1 μm or more is 13% by volume or more of the total pore volume.
40. 32. The niobium sintered body for capacitors as described in any one of 29 to 31 above, having a capacity of 40000 to 400000 μFV / g.
41. The capacitor | condenser comprised from the dielectric material which interposed the niobium sintered compact for capacitors | capacitors in any one of said 29-40 as one electrode, and was interposed between counter electrodes.
42. 42. The capacitor according to 41, wherein the dielectric is mainly composed of niobium oxide containing silicon nitride.
43. A capacitor composed of a sintered niobium for a capacitor as one electrode and a dielectric interposed between the counter electrode, wherein the dielectric is mainly composed of niobium oxide containing silicon nitride. Capacitor.
44. 44. The capacitor according to 41 or 43, wherein the counter electrode material is at least one material selected from the group consisting of an electrolytic solution, an organic semiconductor, and an inorganic semiconductor.
45. The organic semiconductor is selected from the group consisting of an organic semiconductor composed of benzopyrroline tetramer and chloranil, an organic semiconductor composed mainly of tetrathiotetracene, an organic semiconductor composed mainly of tetracyanoquinodimethane, and a conductive polymer. 45. The capacitor as described in 44 above, which is at least one kind.
46. 46. The capacitor according to 45, wherein the conductive polymer is at least one selected from polypyrrole, polythiophene, polyaniline, and substituted derivatives thereof.
47. The conductive polymer is represented by the following general formula (1) or general formula (2).
Figure 0004360680
Wherein R 1 to R 4 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group or an alkyl ester group, a halogen atom, a nitro group, A monovalent group selected from the group consisting of a group, a cyano group, a primary, secondary or tertiary amino group, a CF 3 group, a phenyl group and a substituted phenyl group;
The hydrocarbon chains of R 1 and R 2 and R 3 and R 4 are bonded to each other at any position, and at least one or more 3- to 7-membered saturated or unsaturated groups with carbon atoms substituted by such groups. It may form a divalent chain that forms a cyclic structure of a saturated hydrocarbon,
The cyclic bond chain may include a bond of carbonyl, ether, ester, amide, sulfide, sulfinyl, sulfonyl, imino at any position thereof,
X represents an oxygen, sulfur or nitrogen atom, R 5 is present only when X is a nitrogen atom, and represents a hydrogen atom or a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. . )
46. The capacitor according to 45 above, which is a conductive polymer obtained by doping a polymer containing a repeating unit represented by
48. The conductive polymer is represented by the following general formula (3)
Figure 0004360680
(Wherein R 6 and R 7 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or the alkyl group is bonded to each other at an arbitrary position. And represents a substituent that forms a cyclic structure of at least one 5- to 7-membered saturated hydrocarbon containing two oxygen elements,
The cyclic structure includes those having a vinylene bond which may be substituted and those having a phenylene structure which may be substituted. )
48. The capacitor according to 47 above, which is a conductive polymer obtained by doping a polymer containing a repeating unit represented by
49. 49. The capacitor according to 48 above, wherein the conductive polymer is a conductive polymer obtained by doping a dopant into poly (3,4-ethylenedioxythiophene).
50. 44. The capacitor according to 41 or 43, wherein the counter electrode material has a layered structure at least in part.
51. 44. The capacitor according to 41 or 43, wherein the counter electrode material contains an organic sulfonate anion as a dopant.
52. The electronic circuit using the capacitor | condenser in any one of said 41-51.
53. The electronic device using the capacitor | condenser in any one of said 41-51.

[コンデンサ用ニオブ粉]
本発明のコンデンサ用ニオブ粉を用いることにより、特に耐電圧と半田耐熱性の良好なニオブコンデンサが得られる。この理由の詳細は明らかではないが、次のように考えられる。
本発明のコンデンサ用ニオブ粉は、粉体粒子切断面のTEM(透過型電子顕微鏡)像及びEPMA(電子線マイクロアナライシス)により、粉体粒子の表面近傍から中心方向に窒化珪素とニオブの混合物からなる層と粒子中心部にニオブからなる層の2層から形成されていることが確認される。また、後述の方法で製造された造粒粉及び焼結体についても、その切断面分析により2層構造が保持されていることが確認される。
図1には焼結体中に存在する混合層部のTEM写真の一例を示した。図中a、b部分の電子線回折を行った結果を図2、3に示した。図4には窒化珪素由来の回折パターンを示した。これらの比較から図1中aの部分は窒化珪素とニオブのそれぞれの回折パターンが認められ混合層となっていることが確認された。
[Niobium powder for capacitors]
By using the niobium powder for capacitors of the present invention, a niobium capacitor having particularly good withstand voltage and solder heat resistance can be obtained. Although the details of the reason are not clear, it is considered as follows.
The niobium powder for a capacitor according to the present invention is a mixture of silicon nitride and niobium from the vicinity of the surface of the powder particle to the center by TEM (transmission electron microscope) image and EPMA (electron beam microanalysis) of the powder particle cut surface. It is confirmed that it is formed of two layers, a layer made of niobium and a layer made of niobium at the center of the particle. Moreover, also about the granulated powder and sintered compact which were manufactured by the below-mentioned method, it is confirmed by the cut surface analysis that the 2 layer structure is hold | maintained.
FIG. 1 shows an example of a TEM photograph of the mixed layer portion present in the sintered body. 2 and 3 show the results of electron diffraction of the a and b portions in the figure. FIG. 4 shows a diffraction pattern derived from silicon nitride. From these comparisons, it was confirmed that the portion a in FIG. 1 was a mixed layer with the respective diffraction patterns of silicon nitride and niobium being recognized.

本発明のコンデンサ用ニオブ粉から作製した焼結体を電解酸化すると絶縁酸化物層が形成される。この化成体(電解酸化したニオブ焼結体)の切断面分析により窒化珪素は絶縁酸化物層の中にも存在することが確認された。したがって、本発明のコンデンサ用ニオブ粉は、ニオブ酸化物のみからなる絶縁層に比べて耐電圧及び半田耐熱性の良好な新規な絶縁酸化物層を形成したものと考えられる。特に、窒化珪素として分子式Si34で表される窒化珪素が良好な耐電圧及び半田耐熱性を与える。これは、分子式Si34で表される窒化珪素が様々な酸化物と固溶体を形成する能力が高いことによると考えられる。 When the sintered body produced from the niobium powder for capacitors of the present invention is electrolytically oxidized, an insulating oxide layer is formed. It was confirmed that the silicon nitride was also present in the insulating oxide layer by analyzing the cut surface of this chemical (an electrolytically oxidized niobium sintered body). Therefore, it is considered that the niobium powder for capacitors of the present invention formed a novel insulating oxide layer having better withstand voltage and solder heat resistance than an insulating layer made of only niobium oxide. In particular, silicon nitride represented by the molecular formula Si 3 N 4 as silicon nitride gives good withstand voltage and solder heat resistance. This is considered to be due to the high ability of silicon nitride represented by the molecular formula Si 3 N 4 to form solid solutions with various oxides.

本発明のニオブ粉において、窒化珪素とニオブの混合層の厚さは重要である。これは、化成体の絶縁酸化物層に耐電圧及び半田耐熱性が向上するだけの窒化珪素を含有させる必要があるためである。ニオブの化成によって生成する絶縁酸化物層は、元のニオブ金属界面から外側に約26%、内側に約74%の厚さで生成するといわれており、絶縁酸化物層の大部分は元のニオブ金属界面より内側に生成することとなる(表面技術、447ページ,第54巻,第7号,2003年)。したがって、窒化珪素とニオブの混合層は、この内側に生成する絶縁酸化物層と同等あるいは、同等以上の厚さを有することが望ましい。一般的に、ニオブ固体電解コンデンサを作製する場合の化成は、3Vから150Vで行われ、好ましくは5Vから100V、さらに好ましくは10Vから80V、最も好ましくは13Vから70Vで行われる。前述のように、ニオブ絶縁酸化皮膜厚の成長は約3.7nm/化成Vであり、3V化成では約11nmの厚さを持つニオブ絶縁酸化皮膜が生成し、元のニオブ金属界面から内側の厚さは約8nm生成することとなる。したがって、窒化珪素とニオブの混合層の厚みは、8nm以上あることが好ましい。さらには13nm以上、27nm以上、35nm以上の厚みを有することが好ましい。   In the niobium powder of the present invention, the thickness of the mixed layer of silicon nitride and niobium is important. This is because it is necessary for the insulating oxide layer of the chemical compound to contain silicon nitride that can improve withstand voltage and solder heat resistance. It is said that the insulating oxide layer formed by the conversion of niobium is formed with a thickness of about 26% outside from the original niobium metal interface and about 74% inside, and most of the insulating oxide layer is the original niobium layer. It is generated inside the metal interface (surface technology, page 447, volume 54, number 7, 2003). Therefore, it is desirable that the mixed layer of silicon nitride and niobium has a thickness equivalent to or greater than that of the insulating oxide layer formed inside. In general, the formation of a niobium solid electrolytic capacitor is carried out at 3V to 150V, preferably 5V to 100V, more preferably 10V to 80V, and most preferably 13V to 70V. As described above, the growth of the niobium insulating oxide film thickness is about 3.7 nm / chemical conversion V. In the 3V conversion, a niobium insulating oxide film having a thickness of about 11 nm is formed, and the inner thickness from the original niobium metal interface is formed. This will generate about 8 nm. Therefore, the thickness of the mixed layer of silicon nitride and niobium is preferably 8 nm or more. Furthermore, it preferably has a thickness of 13 nm or more, 27 nm or more, or 35 nm or more.

混合層の厚みの上限は、理論上はニオブ粉の粒子半径となるが、厚すぎると容量の低下を招くので、最大でもニオブ粒子半径の約4/5程度とすることが好ましい。例えば、平均粒子径5μmのニオブ粉であれば約2000nm、平均粒子径が3μmであれば約1200nm、平均粒子径が1μmであれば約400nm、平均粒子径が0.8μmであれば約320nm、平均粒子径が0.5μmであれば約200nm、平均粒子径が0.3μmであれば約120nm、平均粒子径が0.2μmであれば約80nm、平均粒子径が0.1μmであれば約40nm、平均粒子径が0.05μmであれば約20nmとなる。このように、平均粒子径が小さくなれば、耐電圧及び半田耐熱性の効果を持たせたニオブ絶縁酸化皮膜を形成できる化成電圧は小さくなる。例えば、平均粒子径が1.0μmであれば、耐電圧及び半田耐熱性の効果を持たせるための化成電圧は146Vまでとなり、平均粒子径が0.5μmであれば73Vまで、平均粒子径が0.3μmであれば44Vまでとなる。   The upper limit of the thickness of the mixed layer is theoretically the particle radius of the niobium powder, but if it is too thick, the capacity is reduced. Therefore, it is preferable to be about 4/5 of the niobium particle radius at the maximum. For example, niobium powder having an average particle size of 5 μm is about 2000 nm, if the average particle size is 3 μm, about 1200 nm, if the average particle size is 1 μm, about 400 nm, if the average particle size is 0.8 μm, about 320 nm, When the average particle size is 0.5 μm, about 200 nm, when the average particle size is 0.3 μm, about 120 nm, when the average particle size is 0.2 μm, about 80 nm, and when the average particle size is 0.1 μm, about If it is 40 nm and the average particle size is 0.05 μm, it is about 20 nm. Thus, if the average particle size is reduced, the conversion voltage at which a niobium insulating oxide film having the effect of withstand voltage and solder heat resistance can be formed becomes smaller. For example, if the average particle size is 1.0 μm, the conversion voltage for providing the effect of withstand voltage and solder heat resistance is up to 146 V, and if the average particle size is 0.5 μm, the average particle size is up to 73 V. If it is 0.3 μm, it is up to 44V.

本発明のニオブ粉において、窒化珪素とニオブの混合層とは、窒化珪素が微粒子としてニオブ層中に分散して存在する層である。粉体粒子表面近傍に窒化珪素とニオブの混合層が存在するとは、ニオブ粉の粒子表面からある一定の深さまでの間に窒化珪素(微粒子)が埋め込まれるようにして分散している状態をいう。   In the niobium powder of the present invention, the mixed layer of silicon nitride and niobium is a layer in which silicon nitride exists as fine particles dispersed in the niobium layer. The presence of a mixed layer of silicon nitride and niobium in the vicinity of the powder particle surface means a state in which silicon nitride (fine particles) are embedded and dispersed from the niobium powder particle surface to a certain depth. .

本発明のニオブ粉の表面近傍にある層は、窒化珪素とニオブの混合層とする必要がある。窒化珪素は絶縁体であるため、表面に窒化珪素の単独層があると、化成が十分に行えず、不安定なニオブの絶縁体酸化皮膜しか形成できないからである。   The layer near the surface of the niobium powder of the present invention needs to be a mixed layer of silicon nitride and niobium. This is because silicon nitride is an insulator, and therefore, if there is a single layer of silicon nitride on the surface, formation cannot be performed sufficiently, and only an unstable niobium oxide oxide film can be formed.

窒化珪素の含有量は、ICP分析による珪素含有量及び窒素酸素分析計による窒素含有量の測定により求めることができる。
窒化珪素の含有量は、粉体の粒子径、窒化珪素とニオブの混合層の厚さ、表面積などによって変化する。本発明の目的は、ニオブ粉から作製したニオブ焼結体の表面に化成によって形成されるニオブ絶縁酸化皮膜を安定化させることにより、耐電圧及び半田耐熱性を向上させることにあり、粉体のもつ表面積あたり十分な量の窒化珪素を含有させる必要がある。
The silicon nitride content can be determined by measuring the silicon content by ICP analysis and the nitrogen content by a nitrogen oxygen analyzer.
The content of silicon nitride varies depending on the particle diameter of the powder, the thickness of the mixed layer of silicon nitride and niobium, the surface area, and the like. An object of the present invention is to improve a withstand voltage and solder heat resistance by stabilizing a niobium insulating oxide film formed by chemical conversion on the surface of a niobium sintered body produced from niobium powder. It is necessary to contain a sufficient amount of silicon nitride per surface area.

本発明によれば、0.5〜70m2/gの比表面積を持つ粉体で、窒化珪素は粉体分析で50質量ppm以上含まれていることが望ましい。50質量ppm未満であると耐電圧及び半田耐熱性の効果が得られにくく、一方500000質量ppmを超えるとニオブの含有量が低くなり容量が低下する。したがって、50〜500000質量ppmであることが好ましく、100〜400000質量ppm、150〜300000質量ppm、200〜200000質量ppmがさらに好ましい。 According to the present invention, the powder having a specific surface area of 0.5 to 70 m 2 / g, and silicon nitride is desirably contained by 50 mass ppm or more by powder analysis. If it is less than 50 ppm by mass, it is difficult to obtain the effect of withstand voltage and soldering heat resistance. On the other hand, if it exceeds 500,000 ppm by mass, the niobium content becomes low and the capacity decreases. Therefore, it is preferable that it is 50-500000 mass ppm, and 100-400000 mass ppm, 150-300000 mass ppm, and 200-200000 mass ppm are still more preferable.

本発明における窒化珪素は、下記式(4)で示される窒素と珪素で構成される化合物であれば好適に使用できる。これらは、単独で、または2種以上を組み合わせて使用することもできる。
Siαβ (4)
(式中、α及びβは正の整数を表す。)
式(4)で示される化合物の具体例としては、SiN、Si22、Si23、Si34などが例示される。
これらの化合物は、無定形、非晶質、ガラス状、コロイド状、溶液、結晶などの形態をとる。これらの化合物を造粒して比較的大きな粒子として用いる場合には、造粒助剤として酸化マグネシウム、酸化イットリウムなどの酸化物が含まれるものであっても良い。
The silicon nitride in the present invention can be suitably used as long as it is a compound composed of nitrogen and silicon represented by the following formula (4). These may be used alone or in combination of two or more.
Si α N β (4)
(In the formula, α and β represent positive integers.)
Specific examples of the compound represented by the formula (4) include SiN, Si 2 N 2 , Si 2 N 3 , Si 3 N 4 and the like.
These compounds take the form of amorphous, amorphous, glassy, colloidal, solution, crystal and the like. When these compounds are granulated and used as relatively large particles, oxides such as magnesium oxide and yttrium oxide may be included as a granulation aid.

後述の本発明製造方法に従って得られるニオブ粉では、窒化珪素はニオブ粒子に形成されたエッチングピット(孔)に封入されて、窒化珪素とニオブの混合層を形成する。したがって、窒化珪素は、エッチングピット径の大きさ、深さにもよるが、通常1〜200nmの粒子であることが好ましく、1〜100nm、1〜50nmがさらに好ましい。粒子の形状は、球状、扁平状、柱状、フレーク状など特に制限はないが、エッチングピットへの導入のしやすさから球状であることが好ましい。   In the niobium powder obtained according to the manufacturing method of the present invention described later, silicon nitride is enclosed in etching pits (holes) formed in niobium particles to form a mixed layer of silicon nitride and niobium. Accordingly, silicon nitride is preferably a particle of 1 to 200 nm, more preferably 1 to 100 nm and 1 to 50 nm, although it depends on the size and depth of the etching pit diameter. The shape of the particles is not particularly limited, such as a spherical shape, a flat shape, a columnar shape, or a flake shape, but is preferably a spherical shape because of its ease of introduction into the etching pits.

本発明のニオブ粉のその他の物性は、好ましくは以下の通りである。
平均粒子径: 0.05〜5μm、
嵩密度: 0.2〜3.5g/ml、
タッピング密度:0.2〜3.0g/ml、
比表面積: 0.5〜70m2/g。
Other physical properties of the niobium powder of the present invention are preferably as follows.
Average particle size: 0.05-5 μm,
Bulk density: 0.2-3.5 g / ml,
Tapping density: 0.2-3.0 g / ml,
Specific surface area: 0.5 to 70 m 2 / g.

[コンデンサ用ニオブ粉の製造]
本発明のコンデンサ用ニオブ粉は、ニオブ粉をエッチングする工程、窒化珪素をエッチングピットに含浸させる工程、及びエッチングピットを封止する工程を含む方法により製造することができる。
[Manufacture of niobium powder for capacitors]
The niobium powder for a capacitor of the present invention can be produced by a method including a step of etching niobium powder, a step of impregnating silicon nitride into an etching pit, and a step of sealing the etching pit.

本発明で用いるコンデンサ用ニオブは、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得るものである。これには、純ニオブのほか、例えば、ニオブと合金となり得る成分、窒素(50〜50000ppm)、及び/または酸素(2000〜200000ppm)等の成分を含む導電性(半導体を含む)ニオブ化合物であってもよい。窒素及び/または酸素を含むニオブ化合物としては、例えば一窒化二ニオブ、一酸化ニオブ及び/または一酸化六ニオブを挙げることができる。通常、これらの化合物は、無定形、非晶質、ガラス状、コロイド状、結晶などの形態をとる。また、これら純ニオブ、ニオブ合金、ニオブ化合物の水素化物であっても良い。前記ニオブ合金及びニオブ化合物のニオブ以外の成分としては、水素、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、スカンジウム、イットリウム、チタニウム、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、レニウム、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム、プラチナ、銀、金、亜鉛、カドミウム、水銀、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、炭素、珪素、ゲルマニウム、スズ、鉛、窒素、リン、砒素、アンチモン、ビスマス、酸素、硫黄、セレン、テルル、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、及びルテチウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素が例示できる。さらに、本発明における前述のニオブ粉をエッチングしたのち窒化珪素を含浸する工程の前に、または、前述の窒化珪素を含浸したのちエッチングピットを封止する工程の前に、あるいは前述のエッチングピットを封止する工程の前後に、窒素、酸素、ホウ素、リン、硫黄、セレン及びテルルからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素をドープする工程を設けても良い。窒素のドープには、例えばガス窒化、イオン窒化、固体窒化法等が用いられ、中でも窒素をニオブ粒子の表面に均一分布できるガス窒化法が好ましい。   The niobium for a capacitor used in the present invention has niobium as a main component and can be a material for producing a capacitor. This includes, in addition to pure niobium, for example, conductive (including semiconductor) niobium compounds including components that can be alloyed with niobium, nitrogen (50 to 50000 ppm), and / or oxygen (2000 to 200000 ppm). May be. Examples of the niobium compound containing nitrogen and / or oxygen include niobium mononitride, niobium monoxide and / or hexaniobium monoxide. Usually, these compounds take the form of amorphous, amorphous, glassy, colloidal, crystalline and the like. Further, hydrides of these pure niobium, niobium alloys, and niobium compounds may be used. Components other than niobium of the niobium alloy and niobium compound include hydrogen, beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, scandium, yttrium, titanium, zirconium, hafnium, vanadium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, rhenium, Ruthenium, osmium, rhodium, iridium, palladium, platinum, silver, gold, zinc, cadmium, mercury, boron, aluminum, gallium, indium, thallium, carbon, silicon, germanium, tin, lead, nitrogen, phosphorus, arsenic, antimony, Bismuth, oxygen, sulfur, selenium, tellurium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosym, holmium, erbium, thuri Arm, ytterbium, and at least one element selected from the group consisting of lutetium can be exemplified. Further, before the step of impregnating silicon nitride after etching the niobium powder in the present invention, or before the step of sealing the etching pit after impregnating the silicon nitride, or the above-mentioned etching pits. Before and after the sealing step, a step of doping at least one element selected from the group consisting of nitrogen, oxygen, boron, phosphorus, sulfur, selenium and tellurium may be provided. For nitrogen doping, for example, gas nitriding, ion nitriding, solid nitriding or the like is used, and among these, gas nitriding which can uniformly distribute nitrogen on the surface of niobium particles is preferable.

コンデンサ用ニオブ粉の製造に用いるニオブ粉は、平均粒径が0.05〜5μmの一次粉、凝集粉、造粒粉などが好適に使用できる。このニオブ粉は、球状、棒状、扁平状、フレーク状など、形状に左右されず好適に使用できる。より高容量のコンデンサ用ニオブ焼結体を得るためには、熱履歴が少なく、比表面積の大きいニオブ粉を用いることが望ましい。したがって、原料ニオブ粉としては1次粉を用いることが特に好ましい。   As the niobium powder used for producing the niobium powder for a capacitor, a primary powder, an agglomerated powder, a granulated powder or the like having an average particle diameter of 0.05 to 5 μm can be preferably used. This niobium powder can be suitably used regardless of the shape such as spherical shape, rod shape, flat shape, and flake shape. In order to obtain a higher-capacity niobium sintered body for capacitors, it is desirable to use niobium powder having a small heat history and a large specific surface area. Therefore, it is particularly preferable to use a primary powder as the raw material niobium powder.

この様なニオブ粉は、米国特許4084965号公報、特開平10-242004号公報、特開2002-25864号公報などに記載されている粉砕によるニオブ粉、ニオブ化合物粉、ニオブ合金粉の製造方法、米国特許1728941号明細書、米国特許4687632号明細書、特開2000-119710号公報などに記載されているニオブ酸化物やニオブハロゲン化物の還元によるニオブ粉の製造方法など公知の方法を用いて調製することができる。   Such niobium powder is a method for producing niobium powder, niobium compound powder, niobium alloy powder by pulverization described in U.S. Patent No. 4084965, JP-A-10-242004, JP-A-2002-25864, etc., Prepared by using known methods such as niobium powders by reduction of niobium oxides and niobium halides described in U.S. Pat. No. 17288941, U.S. Pat. No. 4,876,632, JP-A-2000-119710, etc. can do.

この原料ニオブ粉をエッチングしてエッチングピット(細孔)を形成する。エッチングは、アルカリ性溶液または酸性溶液を用いる化学エッチング法が好ましい。アルカリ性溶液または酸性溶液は併用してもよい。
アルカリ性溶液としては、アルカリ金属溶液、アルカリ土類金属溶液、アミン溶液、アンモニア溶液、4級アンモニウム塩溶液などを用いることができる。これらの溶液を混合して用いても良い。媒体としては、アルコール類、ケトン類、エーテル類、セルソルブ類、脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、DMSO(ジメチルスルフォキサイド)、DMF(ジメチルホルムアミド)などの有機溶剤や水を用いることができる。これらの媒体を混合して用いても良い。エッチングに用いたアルカリは十分に除去する必要がある。除去する方法として減圧留去が簡便で好ましい。したがって、比較的低い温度に蒸気圧をもつアルカリ剤が好ましい。アンモニア溶液、メチルアミン溶液、ジメチルアミン溶液などが特に好ましい。アルカリ性溶液中のアルカリ性を示す物質の濃度は、ニオブ粉の粒径、反応温度などによって異なるが、0.1〜50質量%が望ましく、1〜30質量%がより好ましく、3〜20質量%がさらに好ましい。
This raw material niobium powder is etched to form etching pits (pores). Etching is preferably a chemical etching method using an alkaline solution or an acidic solution. An alkaline solution or an acidic solution may be used in combination.
As the alkaline solution, an alkali metal solution, an alkaline earth metal solution, an amine solution, an ammonia solution, a quaternary ammonium salt solution, or the like can be used. You may mix and use these solutions. Examples of the medium include alcohols, ketones, ethers, cellosolves, aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, DMSO (dimethyl sulfoxide), DMF (dimethylformamide), etc. An organic solvent or water can be used. You may mix and use these media. The alkali used for etching must be sufficiently removed. As a method for removal, vacuum distillation is simple and preferable. Therefore, an alkali agent having a vapor pressure at a relatively low temperature is preferable. Particularly preferred are ammonia solution, methylamine solution, dimethylamine solution and the like. The concentration of the alkaline substance in the alkaline solution varies depending on the particle size of niobium powder, reaction temperature, etc., but is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 1 to 30% by mass, and 3 to 20% by mass. Further preferred.

酸性溶液としては、フッ化水素酸溶液、フルオロ酢酸溶液などを用いることができる。エッチング反応を制御するために、例えば、硝酸、硫酸、塩酸などの他の酸と混合して用いても良い。媒体としては、アルカリ性溶液と同様な有機溶剤及び水を用いることができ、また混合して用いてもよい。酸性溶液中のフッ化水素やフルオロ酢酸の濃度は、0.01〜30質量%が望ましく、0.1〜10質量%が好ましく、0.2〜7質量%がさらに好ましい。   As the acidic solution, a hydrofluoric acid solution, a fluoroacetic acid solution, or the like can be used. In order to control the etching reaction, for example, a mixture with other acids such as nitric acid, sulfuric acid and hydrochloric acid may be used. As the medium, the same organic solvent and water as in the alkaline solution can be used, or they may be mixed and used. The concentration of hydrogen fluoride or fluoroacetic acid in the acidic solution is desirably 0.01 to 30% by mass, preferably 0.1 to 10% by mass, and more preferably 0.2 to 7% by mass.

アルカリ性条件下のエッチング反応は、酸性のそれに比べてゆっくりと進行する。アルカリ条件下のエッチングは、より厳しい条件下で行うことが望ましい。したがって、pH8以上が好ましく、pH9以上がさらに好ましく、pH10以上が特に好ましい。   The etching reaction under alkaline conditions proceeds more slowly than acidic ones. Etching under alkaline conditions is desirably performed under more severe conditions. Accordingly, the pH is preferably 8 or more, more preferably 9 or more, and particularly preferably 10 or more.

エッチング反応は、通常、アルカリ性溶液または酸性溶液の凝固点以上100℃以下、1分から100時間で行われる。反応が速い場合は、より低い温度で行うことが望ましいが、低すぎると反応が極端に遅くなるため、−100〜80℃で行うことが好ましく、−30〜60℃で行うことがさらに好ましく、−10〜40℃で行うことが特に好ましい。   The etching reaction is usually performed in the range of 1 to 100 hours from the freezing point of the alkaline solution or acidic solution to 100 ° C. or less. When the reaction is fast, it is desirable to carry out at a lower temperature, but when it is too low, the reaction becomes extremely slow, so it is preferably carried out at −100 to 80 ° C., more preferably at −30 to 60 ° C., It is particularly preferable to carry out at −10 to 40 ° C.

エッチング反応終了後、水などの溶媒でアルカリ性溶液や酸性溶液を十分に洗浄除去する。その後、減圧下、80℃以下で乾燥することにより、粉体表面上にエッチングピットが形成されたニオブ粉が得られる。エッチングピットの径は、原料ニオブ粉の粒径やエッチング条件にもよるが、通常5〜200nmである。   After completion of the etching reaction, the alkaline solution or acidic solution is sufficiently washed away with a solvent such as water. Then, niobium powder in which etching pits are formed on the powder surface is obtained by drying at 80 ° C. or lower under reduced pressure. The diameter of the etching pit is usually 5 to 200 nm, although it depends on the particle size of the raw niobium powder and the etching conditions.

続いて、このニオブ粉のエッチングピットに窒化珪素を含浸させる。不活性ガス存在下、前述の平均粒子径が1〜200nmの窒化珪素粉とエッチングピットを形成したニオブ粉をナウターミキサー、V型混合機などの装置を用いて十分に混合する。0.3mm以上の窒化珪素のボールを共存させると混合の効率は高くなる。混合は、少なくとも5分間以上行うことが望ましい。その後、超音波を1秒から10時間照射し、窒化珪素粉をエッチングピットに含浸させる。超音波を長時間照射するよりも、短時間の照射、粉末の混合を繰り返す方が含浸の効率がよい。通常、10秒間の超音波照射を3回以上行うことが望ましく、10回以上行うことが好ましく、20回以上行うことがさらに好ましい。超音波の周波数は15kHz以上が好ましく20kHz以上が特に好ましい。その出力は、容器の材質、形状、大きさ、ニオブ粉の量などによって異なるが、通常100W以上であることが好ましい。窒化珪素とエッチングピットを形成したニオブ粉の混合、それに続く超音波照射を行うときの温度は、通常、室温で行われる。50℃以上に温度が上昇する場合は冷却することが望ましい。0℃以下で行うことは、特に問題はないが、冷凍機などの設備が必要となり、経済的に好ましくない。   Subsequently, the etching pits of the niobium powder are impregnated with silicon nitride. In the presence of an inert gas, the silicon nitride powder having an average particle diameter of 1 to 200 nm and niobium powder having etching pits are sufficiently mixed using an apparatus such as a Nauter mixer or a V-type mixer. When a silicon nitride ball of 0.3 mm or more coexists, the mixing efficiency increases. The mixing is desirably performed for at least 5 minutes. Thereafter, ultrasonic waves are irradiated for 1 second to 10 hours to impregnate the etching pits with silicon nitride powder. The efficiency of impregnation is better when short-time irradiation and powder mixing are repeated than when ultrasonic waves are irradiated for a long time. Usually, it is desirable to perform ultrasonic irradiation for 10 seconds 3 times or more, preferably 10 times or more, and more preferably 20 times or more. The frequency of the ultrasonic waves is preferably 15 kHz or more, and particularly preferably 20 kHz or more. The output varies depending on the material, shape, size, amount of niobium powder, etc. of the container, but it is usually preferably 100 W or more. The temperature at which silicon nitride and niobium powder with etching pits are mixed and then subjected to ultrasonic irradiation is usually room temperature. When the temperature rises to 50 ° C. or higher, it is desirable to cool. Performing at 0 ° C. or lower is not particularly problematic, but requires equipment such as a refrigerator, which is economically undesirable.

超音波照射後、エッチングピットに窒化珪素粉末を含浸させたニオブ粉と過剰の窒化珪素の混合物を水などの溶媒に分散させる。ニオブ粉と、窒化珪素の比重差及び粒径差を利用して、ニオブ粉のみを遠心沈降させ、過剰の窒化珪素を含む上澄みをデカンテーションする。この時の温度は、0〜50℃であることが好ましい。50℃を超えると水とニオブの反応が進行しやすくなり、酸素濃度が増加し、焼結体作成時の焼結性を阻害しやすくなる。0℃未満にすることは、特に問題はないが、冷凍機などの設備が必要になり経済的に好ましくない。得られたニオブ粉をさらに水などの溶媒に分散して遠心沈降させ、デカンテーションする操作を繰り返して行っても良い。分散させる溶媒としては、アルコール類、ケトン類、エーテル類、セルソルブ類、脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、DMSO(ジメチルスルフォキサイド)、DMF(ジメチルホルムアミド)などの有機溶剤や水が好適に使用できる。これらの溶媒を混合して用いても良い。   After ultrasonic irradiation, a mixture of niobium powder in which etching pits are impregnated with silicon nitride powder and excess silicon nitride is dispersed in a solvent such as water. Utilizing the specific gravity difference and the particle size difference between the niobium powder and silicon nitride, only the niobium powder is centrifuged and the supernatant containing excess silicon nitride is decanted. The temperature at this time is preferably 0 to 50 ° C. If it exceeds 50 ° C., the reaction between water and niobium tends to proceed, the oxygen concentration increases, and the sinterability during the production of the sintered body tends to be hindered. Although there is no problem in particular to make it 0 degrees C or less, facilities, such as a refrigerator, are needed and it is economically unpreferable. The obtained niobium powder may be further dispersed in a solvent such as water, centrifuged, and decanted. Solvents to be dispersed include alcohols, ketones, ethers, cellosolves, aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, DMSO (dimethyl sulfoxide), DMF (dimethylformamide) An organic solvent such as water or water can be preferably used. A mixture of these solvents may be used.

この様にして得られたエッチングピットに窒化珪素粉末を含有するニオブ粉の湿体を溶媒に良く分散し、ニオブ製のポットミル、ビーズミル、振とう混合機、V型混合機などの装置にニオブビーズと共に入れて激しく混合する。この時、ニオブビーズとミル内壁にエッチングピットに窒化珪素粉末を含有するニオブ粉が激しく挟まれることによりニオブの表面が変形してエッチングピットを封鎖し、窒化珪素をニオブ粉に固定する。激しく混合する温度は、0〜50℃であることが好ましい。50℃を超えると水とニオブの反応が進行しやすくなり、酸素濃度が増加し、焼結体作成時の焼結性を阻害しやすくなる。0℃未満にすることは、特に問題はないが、冷凍機などの設備が必要になり経済的に好ましくない。この激しい混合に要する時間は、通常、1分以上1000時間以下である。さらに、添加した窒化珪素と同等の平均粒子径を持つ、ニオブ、一酸化ニオブ、一酸化六ニオブ、二酸化ニオブ、五酸化ニオブ、窒化ニオブ、一窒化二ニオブなどのニオブ化合物、ニオブ合金やこれらの水素化物などの添加すると、より短時間で窒化珪素をニオブ粉に固定できる。これらの化合物を添加した場合の混合に要する時間は、通常、1分以上100時間以下である。分散させる溶媒としては、アルコール類、ケトン類、エーテル類、セルソルブ類、脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、DMSO(ジメチルスルフォキサイド)、DMF(ジメチルホルムアミド)などの有機溶剤や水が好適に使用できる。これらの溶媒を混合して用いても良い。   The wet niobium powder containing silicon nitride powder is well dispersed in the etching pits thus obtained in a solvent, and the niobium pot mill, bead mill, shaking mixer, V-type mixer and the like are combined with niobium beads. Add and mix vigorously. At this time, niobium powder containing silicon nitride powder is vigorously sandwiched between the niobium beads and the inner wall of the mill so that the surface of niobium is deformed to seal the etching pit, and the silicon nitride is fixed to the niobium powder. The temperature for vigorous mixing is preferably 0 to 50 ° C. If it exceeds 50 ° C., the reaction between water and niobium tends to proceed, the oxygen concentration increases, and the sinterability during the production of the sintered body tends to be hindered. Although there is no problem in particular to make it 0 degrees C or less, facilities, such as a refrigerator, are needed and it is economically unpreferable. The time required for this intense mixing is usually from 1 minute to 1000 hours. Furthermore, niobium compounds such as niobium, niobium monoxide, niobium monoxide, niobium dioxide, niobium pentoxide, niobium nitride, niobium mononitride, niobium alloys and these having an average particle size equivalent to the added silicon nitride When a hydride or the like is added, silicon nitride can be fixed to the niobium powder in a shorter time. The time required for mixing when these compounds are added is usually from 1 minute to 100 hours. Solvents to be dispersed include alcohols, ketones, ethers, cellosolves, aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, DMSO (dimethyl sulfoxide), DMF (dimethylformamide) An organic solvent such as water or water can be preferably used. A mixture of these solvents may be used.

エッチングピットを封止して窒化珪素を封入した本発明のニオブ粉は、ニオブビーズが分離された後に、必要により、減圧下で80℃以下で乾燥される。   The niobium powder of the present invention in which the etching pits are sealed and silicon nitride is encapsulated is dried at 80 ° C. or lower under reduced pressure as necessary after the niobium beads are separated.

原料ニオブ粉または窒化珪素を封止するために添加したニオブ粉に、水素化物を用いた場合には、ニオブ粉をエッチングする工程の前に、あるいは窒化珪素をエッチングピットに含浸させる工程の前に、あるいはエッチングピットを封止する工程の前後に、脱水素する工程を設けることもできる。脱水素は、減圧下、200〜900℃で行うことができる。   When hydride is used for the niobium powder added to seal the raw material niobium powder or silicon nitride, before the step of etching the niobium powder or before the step of impregnating the silicon nitride into the etching pits Alternatively, a dehydrogenation step can be provided before and after the step of sealing the etching pits. Dehydrogenation can be performed at 200 to 900 ° C. under reduced pressure.

[ニオブ造粒粉]
本発明のコンデンサ用ニオブ造粒粉は、多孔質構造を有しており、表面近傍に窒化珪素とニオブの混合層が存在することに特徴がある。ここで、表面近傍とは、外表面及び細孔内表面の両方が含まれる。
ニオブ造粒粉としては、それぞれ以下に示す値を有するものが好ましい。
平均粒子径: 10〜1000μm
嵩密度: 0.4〜2.3g/ml
タッピング密度: 0.5〜2.5g/ml
安息角: 10〜60度
窒化珪素とニオブ層の厚さ:8〜2000nm
窒化珪素含有量: 50〜500000質量ppm
細孔直径ピーク: 0.01〜500μm
細孔直径ピーク数: 1つ以上
比表面積: 0.5〜40m2/g
特に、細孔直径ピークを2つ以上持つ場合は、0.1〜0.9μmに少なくとも1つ、0.9〜3μmに少なくとも一つ細孔直径ピークが存在することが好ましい。
[Niobium granulated powder]
The niobium granulated powder for capacitors of the present invention has a porous structure and is characterized in that a mixed layer of silicon nitride and niobium exists in the vicinity of the surface. Here, the vicinity of the surface includes both the outer surface and the inner surface of the pore.
As the niobium granulated powder, those having the following values are preferable.
Average particle size: 10 to 1000 μm
Bulk density: 0.4 to 2.3 g / ml
Tapping density: 0.5 to 2.5 g / ml
Angle of repose: 10 to 60 degrees Thickness of silicon nitride and niobium layer: 8 to 2000 nm
Silicon nitride content: 50 to 500,000 mass ppm
Pore diameter peak: 0.01 to 500 μm
Number of pore diameter peaks: 1 or more Specific surface area: 0.5 to 40 m 2 / g
In particular, when two or more pore diameter peaks are present, it is preferable that at least one pore diameter peak exists at 0.1 to 0.9 μm and at least one pore diameter peak exists at 0.9 to 3 μm.

本発明のコンデンサ用ニオブ造粒粉は、上記のコンデンサ用ニオブ粉あるいはその二次凝集粉を造粒することにより製造することができる。造粒粉は、前記ニオブ一次粉あるいはその二次凝集粉に比べて流れ性が良好であり、焼結体を作製する上での取扱性に優れる。
造粒の方法としては、減圧下、約400〜約1300℃程度の温度で1分〜100時間熱に曝すことによる熱凝集が一般的である。特に、WO02/093596号やWO02/092864号に記載されている賦活剤を用いて造粒粉を製造する方法を用いることが好ましい。この方法により細孔直径分布を調整した多孔質のコンデンサ用ニオブ造粒粉を容易に得ることができ、この造粒粉を用いてなる焼結体はコンデンサを製造するときの陰極剤の含浸性が良好となり、コンデンサの電気特性が安定する。
The niobium granulated powder for a capacitor of the present invention can be produced by granulating the above-mentioned niobium powder for a capacitor or a secondary agglomerated powder thereof. The granulated powder has better flowability than the niobium primary powder or its secondary agglomerated powder, and is excellent in handleability in producing a sintered body.
As a granulation method, thermal aggregation is generally performed by exposing to heat at a temperature of about 400 to about 1300 ° C. for 1 minute to 100 hours under reduced pressure. In particular, it is preferable to use a method for producing granulated powder using an activator described in WO02 / 093596 and WO02 / 092864. Porous niobium granulated powder for capacitors with adjusted pore diameter distribution can be easily obtained by this method, and the sintered body using this granulated powder is impregnated with the cathode agent when manufacturing capacitors. And the electrical characteristics of the capacitor are stabilized.

[焼結体]
本発明のコンデンサ用ニオブ焼結体は、多孔質構造を有し、細孔表面近傍を含む表面近傍に窒化珪素とニオブの混合層が存在することに特徴がある。好ましい物性値を以下に示す。
体積: 0.3〜1000mm3
密度: 2.5〜4.0g/ml
空孔率: 55体積%以上
窒化珪素とニオブ層の厚さ:8〜2000nm
窒化珪素含有量: 50〜500000質量ppm
細孔ピークトップ: 0.01〜100μm
細孔ピークトップ数: 1つ以上
比表面積: 0.005〜0.06m2/mm3
容量: 40000〜400000μFV/g
特に、細孔直径ピークを複数持つ場合は、1.0μmに未満に少なくとも1つ、1μm以上に少なくとも一つ細孔直径ピークが存在することが好ましい。さらに、直径1μm以上の細孔容積が全細孔容積の13体積%以上あることが好ましい。
[Sintered body]
The niobium sintered body for capacitors of the present invention has a porous structure and is characterized in that a mixed layer of silicon nitride and niobium exists in the vicinity of the surface including the vicinity of the pore surface. Preferred physical property values are shown below.
Volume: 0.3-1000mm 3
Density: 2.5-4.0 g / ml
Porosity: 55% by volume or more Silicon nitride and niobium layer thickness: 8-2000 nm
Silicon nitride content: 50 to 500,000 mass ppm
Pore peak top: 0.01 to 100 μm
Number of pore peak tops: 1 or more Specific surface area: 0.005 to 0.06 m 2 / mm 3
Capacity: 40000-400000 μFV / g
In particular, when there are a plurality of pore diameter peaks, it is preferable that at least one pore diameter peak is present at less than 1.0 μm and at least one pore diameter peak is present at 1 μm or more. Furthermore, the pore volume having a diameter of 1 μm or more is preferably 13% by volume or more of the total pore volume.

本発明のニオブ焼結体は、前述のニオブ粉またはニオブ造粒粉を用いて、公知の方法、すなわち原料粉体を引き出しリード線と共に自動成形機を用いて所定の形状に加圧成形した後、例えば、10-5〜102Paで1分〜10時間、500〜2000℃、好ましくは800〜1500℃、さらに好ましくは1000〜1400℃の範囲で加熱することにより製造することができる。 The niobium sintered body of the present invention is formed by using the above-described niobium powder or niobium granulated powder, and press-molding the raw material powder into a predetermined shape using an automatic molding machine together with a lead wire. For example, it can be produced by heating at 10 −5 to 10 2 Pa for 1 minute to 10 hours, 500 to 2000 ° C., preferably 800 to 1500 ° C., more preferably 1000 to 1400 ° C.

前述のニオブ造粒粉を用いる場合、引き出しリード線の材質は、ニオブ、ニオブ化合物、ニオブ合金であれば、好適に使用できるが、粉材と同じ構造を持つことが好ましい。したがって、窒化珪素とニオブの混合層とからなり、前記混合層がニオブリードの表面近傍に存在するニオブリードを用いることが好ましい。この理由は、焼結体を化成する際に、リード線の一部も化成されるため、リード線に形成される絶縁酸化皮膜も安定化する必要があるからである。窒化珪素とニオブの混合層の厚さや窒化珪素の含有量は、粉体と同程度であることが好ましい。この方法を用いて製造した本発明のニオブ焼結体は、コンデンサを製造する際に陰極剤の含浸性が良好となり、コンデンサの電気特性が安定する。   When the niobium granulated powder described above is used, the lead wire may be suitably used if it is niobium, a niobium compound, or a niobium alloy, but preferably has the same structure as the powder material. Therefore, it is preferable to use a niobium lead which is composed of a mixed layer of silicon nitride and niobium, and the mixed layer is present near the surface of the niobium lead. The reason for this is that when the sintered body is formed, a part of the lead wire is also formed, so that the insulating oxide film formed on the lead wire needs to be stabilized. The thickness of the mixed layer of silicon nitride and niobium and the content of silicon nitride are preferably about the same as the powder. The niobium sintered body of the present invention produced by using this method has good impregnation of the cathode agent when producing a capacitor, and the electrical characteristics of the capacitor are stabilized.

含浸性の良好な、比較的大きなサイズ(10mm3以上)の焼結体を製造する場合は、コンデンサ用ニオブ粉と細孔形成剤と有機バインダーとを混合し混合物を得る混合工程と、混合物を圧縮成形して成形体を得る成形工程と、成形体を焼結して細孔形成剤を含む焼結体を得る焼結工程と、焼結体に含まれる細孔形成剤を除去する除去工程とを順次行う固体電解コンデンサ用ニオブ焼結体電極の製造方法(特願2003-123208)を用いることができる。この方法で製造されたニオブ焼結体は、上記の物性を持ち、質量当たりの比表面積と焼結体密度とから計算される体積当たりの焼結体の比表面積は0.01m2/mm3以上とすることもできる。容量は、約20mm3の焼結体について800μF/個以上、さらには1000μF/個以上のものを得ることができる。また、焼結体の体積を50mm3、100mm3と大きくしても陰極剤含浸率の大きな低下がなく、ESRが安定した、耐電圧性及び半田耐熱性の良好なコンデンサとすることができる。 When manufacturing a sintered body having a relatively large size (10 mm 3 or more) with good impregnation properties, a mixing step of mixing niobium powder for capacitors, a pore forming agent and an organic binder to obtain a mixture, A molding process for obtaining a molded body by compression molding, a sintering process for obtaining a sintered body containing a pore forming agent by sintering the molded body, and a removing process for removing the pore forming agent contained in the sintered body A method of manufacturing a niobium sintered body electrode for a solid electrolytic capacitor (Japanese Patent Application No. 2003-123208) can be used. The niobium sintered body produced by this method has the above physical properties, and the specific surface area of the sintered body per volume calculated from the specific surface area per mass and the sintered body density is 0.01 m 2 / mm 3. It can also be set as above. The capacity of the sintered body of about 20 mm 3 can be 800 μF / piece or more, and further 1000 μF / piece or more. Also, the volume of the sintered body 50 mm 3, 100 mm 3 and no significant reduction of the cathode agent impregnation ratio be increased, ESR can be a stable, voltage resistance and solder heat resistance good capacitor.

[コンデンサ]
次に、コンデンサ素子について説明する。
前述したニオブ焼結体を一方の電極とし、対電極と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。例えば、ニオブ焼結体を一方の電極とし、その焼結体表面(細孔内表面含む)上に誘電体を形成し、前記誘電体上に対電極を設け、コンデンサを構成する。
[Capacitor]
Next, the capacitor element will be described.
The above-described niobium sintered body can be used as one electrode, and a capacitor can be manufactured from a dielectric interposed between the counter electrode. For example, a niobium sintered body is used as one electrode, a dielectric is formed on the surface of the sintered body (including the surface in the pores), and a counter electrode is provided on the dielectric to constitute a capacitor.

ここでコンデンサの誘電体として、酸化ニオブを主体とする誘電体が好ましく、五酸化ニオブを主体とする誘電体がさらに好ましい。本発明においてはこれら誘電体層中に窒化珪素が含まれることにより物性が改善される。
五酸化ニオブを主体とする誘電体は、例えば、一方の電極であるニオブ焼結体を電解酸化することによって得られる。ニオブ電極を電解液中で電解酸化するには、通常プロトン酸水溶液、例えば、0.1%リン酸水溶液、硫酸水溶液または1%の酢酸水溶液、アジピン酸水溶液等を用いて行われる。このように、ニオブ電極を電解液中で化成して酸化ニオブ誘電体を得る場合、本発明のコンデンサは、電解コンデンサとなりニオブ電極が陽極となる。
Here, as the dielectric of the capacitor, a dielectric mainly composed of niobium oxide is preferable, and a dielectric mainly composed of niobium pentoxide is more preferable. In the present invention, physical properties are improved by including silicon nitride in these dielectric layers.
A dielectric body mainly composed of niobium pentoxide can be obtained, for example, by electrolytic oxidation of a niobium sintered body that is one of the electrodes. Electrolytic oxidation of a niobium electrode in an electrolytic solution is usually performed using a protonic acid aqueous solution, for example, a 0.1% phosphoric acid aqueous solution, a sulfuric acid aqueous solution, a 1% acetic acid aqueous solution, an adipic acid aqueous solution, or the like. Thus, when a niobium electrode is formed in an electrolytic solution to obtain a niobium oxide dielectric, the capacitor of the present invention becomes an electrolytic capacitor and the niobium electrode becomes an anode.

本発明のコンデンサにおいて、ニオブ焼結体の対電極(対極)は格別限定されるものではなく、例えば、アルミ電解コンデンサ業界で公知である電解液、有機半導体及び無機半導体から選ばれた少なくとも1種の材料(化合物)が使用できるが、特に、有機半導体を用いた場合、コンデンサの半田耐熱性に対する効果が大きい。この理由は、無機半導体は熱膨張などの熱に対する変化が小さいが、有機半導体は大きいためと推測される。   In the capacitor of the present invention, the counter electrode (counter electrode) of the niobium sintered body is not particularly limited. For example, at least one selected from an electrolyte, an organic semiconductor, and an inorganic semiconductor known in the aluminum electrolytic capacitor industry. In particular, when an organic semiconductor is used, the effect on the solder heat resistance of the capacitor is great. This is presumably because inorganic semiconductors are small in changes to heat such as thermal expansion, but organic semiconductors are large.

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、あるいは下記一般式(1)または一般式(2)で表される繰り返し単位を含む導電性高分子が挙げられる。   Specific examples of the organic semiconductor include an organic semiconductor composed of benzopyrroline tetramer and chloranil, an organic semiconductor composed mainly of tetrathiotetracene, an organic semiconductor composed mainly of tetracyanoquinodimethane, or the following general formula (1 ) Or a conductive polymer containing a repeating unit represented by the general formula (2).

Figure 0004360680
Figure 0004360680

式中、R1〜R4はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜10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、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る一価基を表わす。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、硫黄または窒素原子を表し、R5はXが窒素原子の時のみ存在して、独立して水素または炭素数1〜10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。 In the formula, R 1 to R 4 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group or an alkyl ester group, a halogen atom, or a nitro group. , A monovalent group selected from the group consisting of a cyano group, a primary, secondary or tertiary amino group, a CF 3 group, a phenyl group and a substituted phenyl group. The hydrocarbon chains of R 1 and R 2 and R 3 and R 4 are bonded to each other at any position, and at least one or more 3- to 7-membered saturated or unsaturated groups with carbon atoms substituted by such groups. You may form the bivalent chain | strand which forms the cyclic structure of a saturated hydrocarbon. The cyclic bond chain may contain a bond of carbonyl, ether, ester, amide, sulfide, sulfinyl, sulfonyl, or imino at any position. X represents an oxygen, sulfur or nitrogen atom, R 5 is present only when X is a nitrogen atom, and is independently hydrogen or a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Represents.

さらに、本発明においては前記一般式(1)または一般式(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1〜6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。 Further, in the present invention, R 1 to R 4 in the general formula (1) or the general formula (2) are preferably each independently a hydrogen atom or a linear or branched saturated group having 1 to 6 carbon atoms. Alternatively, it represents an unsaturated alkyl group or alkoxy group, and R 1 and R 2 and R 3 and R 4 may be bonded to each other to form a ring.

さらに、本発明においては、前記一般式(1)で示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。   Furthermore, in the present invention, the conductive polymer containing a repeating unit represented by the general formula (1) is preferably a conductive polymer containing a structural unit represented by the following general formula (3) as a repeating unit. It is done.

Figure 0004360680
Figure 0004360680

式中、R6及びR7は、各々独立して水素原子、炭素数1〜6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。 In the formula, R 6 and R 7 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or the alkyl group is bonded to each other at an arbitrary position. And a substituent that forms a cyclic structure of at least one 5- to 7-membered saturated hydrocarbon containing two oxygen elements. The cyclic structure includes those having a vinylene bond which may be substituted and those having a phenylene structure which may be substituted.

このような化学構造を含む導電性高分子は、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、四酸化三鉄からなる無機半導体などが挙げられる。このような半導体は単独でも、または二種以上組み合わせて使用してもよい。
The conductive polymer containing such a chemical structure is doped with a dopant. A well-known dopant can be used for a dopant without a restriction | limiting.
Specific examples of the inorganic semiconductor include an inorganic semiconductor mainly composed of lead dioxide or manganese dioxide, an inorganic semiconductor composed of triiron tetroxide, and the like. Such semiconductors may be used alone or in combination of two or more.

一般式(1)または一般式(2)で表される繰り返し単位を含む重合体としては、例えば、ポリアニリン、ポリオキシフェニレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリピロール、ポリメチルピロール、及びこれらの置換誘導体や共重合体などが挙げられる。中でもポリピロール、ポリチオフェン及びこれらの置換誘導体(例えばポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)等)が好ましい。   Examples of the polymer containing a repeating unit represented by the general formula (1) or (2) include polyaniline, polyoxyphenylene, polyphenylene sulfide, polythiophene, polyfuran, polypyrrole, polymethylpyrrole, and substituted derivatives thereof. And copolymers. Of these, polypyrrole, polythiophene, and substituted derivatives thereof (for example, poly (3,4-ethylenedioxythiophene)) are preferable.

上記有機半導体及び無機半導体として、電導度10-2〜103S/cm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がより小さくなり高周波での容量をさらに一層大きくすることができる。 When the organic semiconductor and the inorganic semiconductor having a conductivity in the range of 10 −2 to 10 3 S / cm are used, the impedance value of the manufactured capacitor is further reduced, and the capacitance at high frequency can be further increased.

前記導電性高分子層を製造する方法としては、例えばアニリン、チオフェン、フラン、ピロール、メチルピロールまたはこれらの置換誘導体の重合性化合物を、脱水素的2電子酸化の酸化反応を充分行わせ得る酸化剤の作用で重合する方法が採用される。重合性化合物(モノマー)からの重合反応は、例えばモノマーの気相重合、溶液重合、電解重合等があり、誘電体を有するニオブ焼結体の表面に形成される。導電性高分子が溶液塗布可能な有機溶媒可溶性のポリマーの場合には、表面に塗布して形成する方法が採用される。   As the method for producing the conductive polymer layer, for example, aniline, thiophene, furan, pyrrole, methylpyrrole or a polymerizable compound of these substituted derivatives may be oxidized enough to cause an oxidation reaction of dehydrogenative two-electron oxidation. A method of polymerizing by the action of the agent is employed. Examples of the polymerization reaction from the polymerizable compound (monomer) include vapor phase polymerization, solution polymerization, and electrolytic polymerization of the monomer, which are formed on the surface of the niobium sintered body having a dielectric. In the case where the conductive polymer is an organic solvent-soluble polymer that can be applied by solution, a method in which the conductive polymer is formed by applying to the surface is employed.

溶液重合による好ましい製造方法の1つとして、誘電体層を形成したニオブ焼結体を、酸化剤を含む溶液(溶液1)に浸漬し、次いでモノマー及びドーパントを含む溶液(溶液2)に浸漬して重合し、該表面に導電性高分子層を形成得する方法が例示される。また、前記焼結体を、溶液2に浸漬した後で溶液1に浸漬してもよい。また、前記溶液2においては、ドーパントを含まないモノマー溶液として前記方法に使用してもよい。また、ドーパントを使用する場合、酸化剤を含む溶液に共存させて使用してもよい。   As one of preferred production methods by solution polymerization, a niobium sintered body having a dielectric layer formed is immersed in a solution containing an oxidizing agent (solution 1), and then immersed in a solution containing a monomer and a dopant (solution 2). And a method of polymerizing and forming a conductive polymer layer on the surface. Further, the sintered body may be immersed in the solution 1 after being immersed in the solution 2. Moreover, in the said solution 2, you may use for the said method as a monomer solution which does not contain a dopant. Moreover, when using a dopant, you may use it making it coexist in the solution containing an oxidizing agent.

このような重合工程操作を、誘電体を有する前記ニオブ焼結体に対して1回以上、好ましくは3〜20回繰り返すことによって緻密で層状の導電性高分子層を容易に形成することができる。   A dense and layered conductive polymer layer can be easily formed by repeating such a polymerization process operation once or more, preferably 3 to 20 times, with respect to the niobium sintered body having a dielectric. .

本発明のコンデンサの製造方法においては、酸化剤はコンデンサ性能に悪影響を及ぼすことなく、その酸化剤の還元体がドーパントになって導電性高分子の電導度を向上させ得る酸化剤であれば良く、工業的に安価で製造上取り扱いの容易な化合物が好まれる。
このような酸化剤としては、具体的には、例えばFeCl3やFeClO4、Fe(有機酸アニオン)塩等のFe(III)系化合物類、または無水塩化アルミニウム/塩化第一銅、アルカリ金属過硫酸塩類、過硫酸アンモニウム塩類、過酸化物類、過マンガン酸カリウム等のマンガン類、2,3−ジクロロ−5,6−ジシアノ−1,4−ベンゾキノン(DDQ)、テトラクロロ−1,4−ベンゾキノン、テトラシアノ−1,4−ベンゾキノン等のキノン類、よう素、臭素等のハロゲン類、過酸、硫酸、発煙硫酸、三酸化硫黄、クロロ硫酸、フルオロ硫酸、アミド硫酸等のスルホン酸、オゾン等及びこれら複数の酸化剤の組み合わせが挙げられる。
In the method for manufacturing a capacitor of the present invention, the oxidant may be any oxidant that does not adversely affect the performance of the capacitor, and the reduced form of the oxidant can serve as a dopant to improve the conductivity of the conductive polymer. Industrially inexpensive compounds that are easy to handle in production are preferred.
Specific examples of such an oxidizing agent include FeCl (III) compounds such as FeCl 3 , FeClO 4 , Fe (organic acid anion) salt, anhydrous aluminum chloride / cuprous chloride, alkali metal peroxide. Sulfates, ammonium persulfates, peroxides, manganese such as potassium permanganate, 2,3-dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoquinone (DDQ), tetrachloro-1,4-benzoquinone Quinones such as tetracyano-1,4-benzoquinone, halogens such as iodine and bromine, sulfonic acids such as peracid, sulfuric acid, fuming sulfuric acid, sulfur trioxide, chlorosulfuric acid, fluorosulfuric acid and amidosulfuric acid, ozone and the like A combination of these plural oxidizing agents can be mentioned.

これらの中で、前記Fe(有機酸アニオン)塩を形成する有機酸アニオンの基本化合物としては、有機スルホン酸または有機カルボン酸、有機リン酸、有機ホウ酸等が挙げられる。有機スルホン酸の具体例としては、ベンゼンスルホン酸やp−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、α−スルホ−ナフタレン、β−スルホ−ナフタレン、ナフタレンジスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸(アルキル基としてはブチル、トリイソプロピル、ジ−t−ブチル等)等が使用される。   Among these, examples of the basic compound of the organic acid anion that forms the Fe (organic acid anion) salt include organic sulfonic acid or organic carboxylic acid, organic phosphoric acid, and organic boric acid. Specific examples of the organic sulfonic acid include benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, α-sulfo-naphthalene, β-sulfo-naphthalene, naphthalene disulfonic acid, alkylnaphthalenesulfonic acid (alkyl group). As butyl, triisopropyl, di-t-butyl, etc.).

一方、有機カルボン酸の具体例としては、酢酸、プロピオン酸、安息香酸、シュウ酸等が挙げられる。さらに本発明においては、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリビニル硫酸ポリ−α−メチルスルホン酸、ポリエチレンスルホン酸、ポリリン酸等の高分子電解質アニオンも使用される。なお、これら有機スルホン酸または有機カルボン酸の例は単なる例示であり、これらに限定されるものではないない。また、前記アニオンの対カチオンは、H+、Na+、K+等のアルカリ金属イオン、または水素原子やテトラメチル基、テトラエチル基、テトラブチル基、テトラフェニル基等で置換されたアンモニウムイオン等が例示されるが、これらに限定されるものではない。前記の酸化剤のうち、特に好ましいのは、3価のFe系化合物類、または塩化第一銅系、過硫酸アルカリ塩類、過硫酸アンモニウム塩類酸類、キノン類を含む酸化剤である。 On the other hand, specific examples of the organic carboxylic acid include acetic acid, propionic acid, benzoic acid, oxalic acid and the like. Furthermore, in the present invention, polyelectrolyte anions such as polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polystyrene sulfonic acid, polyvinyl sulfonic acid, polyvinyl sulfate poly-α-methyl sulfonic acid, polyethylene sulfonic acid, and polyphosphoric acid are also used. In addition, the example of these organic sulfonic acid or organic carboxylic acid is a mere illustration, and is not limited to these. Examples of the counter cation of the anion include alkali metal ions such as H + , Na + and K + , or ammonium ions substituted with a hydrogen atom, a tetramethyl group, a tetraethyl group, a tetrabutyl group, a tetraphenyl group, or the like. However, it is not limited to these. Of the above oxidizing agents, particularly preferred are oxidizing agents containing trivalent Fe compounds, or cuprous chloride, alkali persulfates, ammonium persulfates, and quinones.

導電性高分子の重合体組成物の製造方法において必要に応じて共存させるドーパント能を有するアニオン(酸化剤の還元体アニオン以外のアニオン)は、前述の酸化剤から産生される酸化剤アニオン(酸化剤の還元体)を対イオンに持つ電解質アニオンまたは他の電解質アニオンを使用することができる。具体的には、例えばPF6 -、SbF6 -、AsF6 -の如き第15族元素のハロゲン化物アニオン、BF4 -の如き第13族元素のハロゲン化物アニオン、I-(I3 -)、Br-、Cl-の如きハロゲンアニオン、ClO4 -の如き過ハロゲン酸アニオン、AlCl4 -、FeCl4 -、SnCl5 -等の如きルイス酸アニオン、あるいはNO3 -、SO4 2-の如き無機酸アニオン、またはp−トルエンスルホン酸やナフタレンスルホン酸、炭素数1〜5のアルキル置換ナフタレンスルホン酸等のスルホン酸アニオン、CF3SO3 -,CH3SO3 -の如き有機スルホン酸アニオン、またはCH3COO-、C65COO-のごときカルボン酸アニオン等のプロトン酸アニオンを挙げることができる。 An anion (anion other than the reductant anion of the oxidant) having a dopant ability to coexist as necessary in the method for producing a polymer composition of a conductive polymer is an oxidant anion (oxidation) produced from the oxidant described above. It is possible to use an electrolyte anion having a reductant of the agent) as a counter ion or another electrolyte anion. Specifically, for example, a halide anion of a Group 15 element such as PF 6 , SbF 6 , AsF 6 , a halide anion of a Group 13 element such as BF 4 , I (I 3 ), Halogen anions such as Br and Cl , perhalogenate anions such as ClO 4 , Lewis acid anions such as AlCl 4 , FeCl 4 and SnCl 5 , or inorganic such as NO 3 and SO 4 2− Acid anions, or sulfonate anions such as p-toluenesulfonic acid and naphthalenesulfonic acid, alkyl-substituted naphthalenesulfonic acid having 1 to 5 carbon atoms, organic sulfonate anions such as CF 3 SO 3 and CH 3 SO 3 , or Examples thereof include proton acid anions such as carboxylic acid anions such as CH 3 COO and C 6 H 5 COO .

また、同じく、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリビニル硫酸、ポリ−α−メチルスルホン酸、ポリエチレンスルホン酸、ポリリン酸等の高分子電解質のアニオン等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。しかしながら、好ましくは、高分子系及び低分子系の有機スルホン酸化合物あるいはポリリン酸化合物のアニオンが挙げられ、望ましくは芳香族系のスルホン酸化合物(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ナフタレンスルホン酸ナトリウム等)がアニオン供出化合物として用いられる。   Similarly, anions of polymer electrolytes such as polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polystyrene sulfonic acid, polyvinyl sulfonic acid, polyvinyl sulfuric acid, poly-α-methyl sulfonic acid, polyethylene sulfonic acid, and polyphosphoric acid can be exemplified. However, it is not limited to these. However, preferably, anions of high molecular weight and low molecular weight organic sulfonic acid compounds or polyphosphoric acid compounds are used, and desirably aromatic sulfonic acid compounds (sodium dodecylbenzene sulfonate, sodium naphthalene sulfonate, etc.) are used. Used as an anion-providing compound.

また、有機スルホン酸アニオンのうち、さらに有効なドーパントとしては、分子内に一つ以上のスルホアニオン基(−SO3 -)とキノン構造を有するスルホキノン化合物や、アントラセンスルホン酸アニオンが挙げられる。 Among organic sulfonate anions, more effective dopants include sulfoquinone compounds having one or more sulfoanion groups (—SO 3 ) and a quinone structure in the molecule, and anthracene sulfonate anions.

前記スルホキノン化合物のスルホキノンアニオンの基本骨格として、p−ベンゾキノン、o−ベンゾキノン、1,2−ナフトキノン、1,4−ナフトキノン、2,6−ナフトキノン、9,10−アントラキノン、1,4−アントラキノン、1,2−アントラキノン、1,4−クリセンキノン、5,6−クリセンキノン、6,12−クリセンキノン、アセナフトキノン、アセナフテンキノン、カンホルキノン、2,3−ボルナンジオン、9,10−フェナントレンキノン、2,7−ピレンキノンが挙げられる。   As the basic skeleton of the sulfoquinone anion of the sulfoquinone compound, p-benzoquinone, o-benzoquinone, 1,2-naphthoquinone, 1,4-naphthoquinone, 2,6-naphthoquinone, 9,10-anthraquinone, 1,4-anthraquinone, 1,2-anthraquinone, 1,4-chrysenequinone, 5,6-chrysenequinone, 6,12-chrysenequinone, acenaphthoquinone, acenaphthenequinone, camphorquinone, 2,3-bornanedione, 9,10-phenanthrenequinone, 2,7- Examples include pyrenequinone.

対電極(対極)が固体の場合には、所望により用いられる外部引き出しリード(例えば、リードフレームなど)との電気的接触をよくするため、その上に導電体層を設けてもよい。   When the counter electrode (counter electrode) is solid, a conductor layer may be provided thereon in order to improve electrical contact with an external lead (for example, a lead frame) used as desired.

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ィルムなど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、アルミニウムペースト、カーボンペースト、ニッケルペーストなどが好ましいが、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。導電ペースト適用した後、空気中に放置するか、または加熱して固化せしめる。メッキとしては、ニッケルメッキ、銅メッキ、銀メッキ、アルミニウムメッキなどがあげられる。また、蒸着金属としては、アルミニウム、ニッケル、銅、銀などが挙げられる。   The conductor layer can be formed by, for example, solidifying a conductive paste, plating, metal deposition, a heat-resistant conductive resin film, or the like. As the conductive paste, a silver paste, a copper paste, an aluminum paste, a carbon paste, a nickel paste, or the like is preferable, but these may be used alone or in combination of two or more. When using 2 or more types, they may be mixed or may be stacked as separate layers. After applying the conductive paste, it is left in the air or heated to solidify. Examples of the plating include nickel plating, copper plating, silver plating, and aluminum plating. Moreover, aluminum, nickel, copper, silver etc. are mentioned as a vapor deposition metal.

具体的には、例えば第二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形された、または、後で溶接されたニオブリードまたはタンタルリードを有していてもよい。   Specifically, for example, a carbon paste and a silver paste are sequentially laminated on the second electrode and sealed with a material such as an epoxy resin to constitute a capacitor. This capacitor may have a niobium lead or a tantalum lead sintered together with the niobium sintered body or welded later.

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、金属性の外装ケース、樹脂のディッピング、ラミネートフィルムによる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。   The capacitor of the present invention having the above-described configuration can be made into a capacitor product for various uses by, for example, a resin mold, a resin case, a metallic outer case, resin dipping, and a laminate film.

また、対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、対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、絶縁性ゴムなどにより、缶との絶縁がはかられるように設計される。   Further, when the counter electrode is liquid, the capacitor composed of the two electrodes and the dielectric is housed in, for example, a can electrically connected to the counter electrode to form a capacitor. In this case, the electrode side of the niobium sintered body is designed so as to be insulated from the can by insulating rubber or the like while being led out through the niobium or tantalum lead described above.

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
各例における窒化珪素の含有量、窒化珪素とニオブの混合層の厚さ、コンデンサの容量、耐電圧性、半田耐熱性は以下の方法により測定及び評価した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited to these examples.
In each example, the content of silicon nitride, the thickness of the mixed layer of silicon nitride and niobium, the capacity of the capacitor, the voltage resistance, and the solder heat resistance were measured and evaluated by the following methods.

(1)窒化珪素の含有量
島津製作所社製のICP分析装置(ICPS−2000)を用いて珪素量を、堀場製作所社製の酸素窒素分析計(EMGA−620W)を用いて窒素量を測定し、その合計を窒化珪素の量とした(珪素あるいは窒素を含有するニオブを原料に用いた場合は、原料に含まれる珪素あるいは窒素を引いた量を窒化珪素含有量とした。)。
窒化珪素含有量=(珪素分析量−原料に含まれる珪素量)+(窒素分析量−原料に含まれる窒素量)
(1) Content of silicon nitride The amount of silicon is measured using an ICP analyzer (ICPS-2000) manufactured by Shimadzu Corporation, and the amount of nitrogen is measured using an oxygen nitrogen analyzer (EMGA-620W) manufactured by Horiba, Ltd. The total amount was taken as the amount of silicon nitride (when niobium containing silicon or nitrogen was used as the raw material, the amount obtained by subtracting silicon or nitrogen contained in the raw material was taken as the silicon nitride content).
Silicon nitride content = (Analytical amount of silicon−Amount of silicon contained in raw material) + (Analytical amount of nitrogen−Amount of nitrogen contained in raw material)

(2)窒化珪素とニオブの混合層の厚さ
粉体の切断面について、日立製作所社製のTEM測定機(HF−2200)、及び日本電子社製のEPMA測定機(JXA8900)を用いて窒化珪素とニオブの混合層の厚さを測定した。
(2) Thickness of mixed layer of silicon nitride and niobium Nitriding is performed on the cut surface of the powder using a TEM measuring instrument (HF-2200) manufactured by Hitachi, Ltd. and an EPMA measuring instrument (JXA8900) manufactured by JEOL. The thickness of the mixed layer of silicon and niobium was measured.

(3)コンデンサの容量
室温において、作製したチップ型コンデンサの端子間にアジレント(Agilent Technologies)社製LCR測定機(4294A)を接続し、バイアス1.5V、120Hzで容量を測定した。
(3) Capacitance of Capacitor At room temperature, an LCR measuring machine (4294A) manufactured by Agilent Technologies was connected between terminals of the manufactured chip capacitor, and the capacitance was measured at a bias of 1.5 V and 120 Hz.

(4)コンデンサの耐電圧性
電解酸化電圧を20Vにして作製したチップ型コンデンサの端子間に、室温において、直流電圧1〜20Vの各電圧を1分間印加し続けた後に測定された電流値を、チップに加工したコンデンサの漏れ電流値とした。横軸を印加した直流電圧、縦軸を漏れ電流値としてグラフ化し、漏れ電流値の変曲点における印加電圧(変曲点が2つ以上ある場合は、最も低い変曲点の電圧)を使用可能な最大電圧として、各種コンデンサを比較した。電圧の高い方が、耐電圧が良好と判断される。
(4) Capacitance resistance of the capacitor The current value measured after each voltage of DC voltage 1 to 20V was continuously applied for 1 minute at room temperature between the terminals of the chip-type capacitor produced with an electrolytic oxidation voltage of 20V. The leakage current value of the capacitor processed into a chip was used. The graph is plotted with the DC voltage applied on the horizontal axis and the leakage current value on the vertical axis, and the applied voltage at the inflection point of the leakage current value (if there are two or more inflection points, the voltage at the lowest inflection point) is used. Various capacitors were compared as the maximum possible voltage. The higher the voltage, the better the withstand voltage.

(5)半田耐熱性
作成したコンデンサを厚さ1.5mmの積層基板に半田と共に搭載して、リフロー炉を3回通した後、6.3Vの電圧を印加したときの漏れ電流値(LCと略記することがある。)を測定した。LC値が0.05CV(Cはコンデンサの容量を表し、Vは印加電圧を表す。)以下となる個数を数えた。この個数が多ければ多いほど、半田耐熱性が良好と判断できる。リフローの条件は、最高到達温度260℃とし、230℃以上を60秒間保持する条件とした。リフロー炉において、コンデンサは3回加熱されることになり、実用的な熱履歴(例えば、基板の表面に実装した部品の半田付け、裏面に実装した部品の半田付け、後付け部品の半田付け、を実施した場合の3回の熱履歴)に対しての評価が可能となる。
(6)平均粒子径
マイクロトラック社製(HRA 9320-X100)の装置を用い粒度分布をレーザー回折散乱法で測定した。その累積体積%が、50%体積に相当する粒子径値(D50;μm)を平均粒子径とした。
(7)嵩密度
JIS(日本工業規格2000年度版) Z 2504に規定される粉末見掛密度計による方法、および測定機器に準じて測定した。
(8)タッピング密度
JIS(日本工業規格2000年度版) K1201-1に規定される工業用炭酸ナトリウムの見掛比重測定法のうちタッピング装置による方法、および測定機器に準じて測定した。
(9)安息角度
JIS(日本工業規格2000年度版) Z 2504に規定される流れ性の測定機器と試料量を用い、水平面に対するホッパー下部の高さ6cmから、水平面にニオブ粉を落下させ、生じた円錐の頂点から水平面対する斜面の水平面に対する角度を安息角度とした。
(10)細孔直径ピーク、1μm以上の細孔容積
Micro Meritics社製 AutoPoreIV Prosimeter 9505を用い細孔分布を水銀圧入法で測定した。なお、本発明では圧入量の変化率から極大値を求め、極大値を示す細孔直径を細孔直径ピークとした。1μm以上の細孔容積は空孔直径が1μm以上の積算容積から求めた。
(11)比表面積
Quantachrome社のNOVA1200を用いて測定した値(m2/g)である。
(12)空孔率
焼結体の体積とニオブの真密度から計算により求めた。
(5) Solder heat resistance The prepared capacitor is mounted on a 1.5 mm thick laminated substrate together with solder, and after passing through a reflow furnace three times, the leakage current value when LC voltage is applied (LC and Which may be abbreviated). The number of LC values of 0.05 CV or less (C represents the capacitance of the capacitor and V represents the applied voltage) was counted. It can be determined that the larger the number, the better the solder heat resistance. The reflow conditions were such that the maximum temperature reached 260 ° C. and a temperature of 230 ° C. or higher was maintained for 60 seconds. In the reflow furnace, the capacitor is heated three times, and a practical thermal history (for example, soldering of the component mounted on the surface of the substrate, soldering of the component mounted on the back surface, soldering of the retrofitted component) Evaluation for three thermal histories in the case of implementation is possible.
(6) Average particle diameter The particle size distribution was measured by a laser diffraction scattering method using an apparatus manufactured by Microtrack (HRA 9320-X100). The average particle size was defined as a particle size value (D 50 ; μm) corresponding to 50% of the cumulative volume%.
(7) Bulk density
It was measured according to a method using a powder apparent density meter specified in JIS (Japanese Industrial Standard 2000 version) Z 2504 and a measuring instrument.
(8) Tapping density
JIS (Japanese Industrial Standard 2000 edition) K1201-1 industrial sodium carbonate apparent specific gravity measurement method was measured according to a tapping device method and measuring equipment.
(9) Repose angle
JIS (Japanese Industrial Standards 2000 version) Z 2504 is used to measure the flowability of the sample and the sample amount. Niobium powder is dropped onto the horizontal surface from the height of 6 cm below the hopper, and from the top of the resulting cone. The angle of the slope relative to the horizontal plane with respect to the horizontal plane was defined as the repose angle.
(10) pore diameter peak, pore volume of 1 μm or more
The pore distribution was measured by a mercury intrusion method using an AutoPoreIV Prosimeter 9505 manufactured by Micro Meritics. In the present invention, the maximum value is obtained from the rate of change of the press-fitting amount, and the pore diameter showing the maximum value is defined as the pore diameter peak. The pore volume of 1 μm or more was determined from the integrated volume having a pore diameter of 1 μm or more.
(11) Specific surface area
It is a value (m 2 / g) measured using NOVA1200 of Quantachrome.
(12) Porosity Calculated from the volume of the sintered body and the true density of niobium.

また、実施例44〜58及び比較例1〜6のコンデンサは以下の1〜4のいずれかの作製方法により作製した。   Moreover, the capacitors of Examples 44 to 58 and Comparative Examples 1 to 6 were manufactured by any one of the following manufacturing methods 1 to 4.

コンデンサの作製法1:
20Vの電圧で、0.1%リン酸水溶液を用い、6時間電解酸化して、表面に誘電体酸化皮膜を形成したニオブ陽極焼結体を各100個用意した。次に、60%硝酸マンガン水溶液に浸漬後220℃で30分加熱することを繰り返して、誘電体酸化皮膜上に対電極層として二酸化マンガン層を形成した。引き続き、その上に、カーボン層、銀ペースト層を順次積層した。次にリードフレームを載せた後、全体をエポキシ樹脂で封止して、チップ型コンデンサを作製した。
Capacitor manufacturing method 1:
100 niobium anode sintered bodies each having a dielectric oxide film formed on the surface thereof by electrolytic oxidation at a voltage of 20 V using a 0.1% phosphoric acid aqueous solution for 6 hours were prepared. Next, after being immersed in a 60% aqueous manganese nitrate solution, heating at 220 ° C. for 30 minutes was repeated to form a manganese dioxide layer as a counter electrode layer on the dielectric oxide film. Subsequently, a carbon layer and a silver paste layer were sequentially laminated thereon. Next, after the lead frame was mounted, the whole was sealed with an epoxy resin to produce a chip capacitor.

コンデンサの作製法2:
20Vの電圧で、0.1%リン酸水溶液を用い、6時間電解酸化して、表面に誘電体酸化皮膜を形成したニオブ焼結体を各100個用意した。次に、35%酢酸鉛水溶液と35%過硫酸アンモニウム水溶液の1:1(容量比)混合液に浸漬後、40℃で1時間反応させることを繰り返して、誘電体酸化皮膜上に対電極層として二酸化鉛と硫酸鉛の混合層を形成した。引き続き、その上に、カーボン層、銀ペースト層を順次積層した。次にリードフレームを載せた後、全体をエポキシ樹脂で封止して、チップ型コンデンサを作製した。
Capacitor manufacturing method 2:
100 niobium sintered bodies each having a dielectric oxide film formed on the surface were prepared by electrolytic oxidation for 6 hours at a voltage of 20 V using a 0.1% phosphoric acid aqueous solution. Next, after being immersed in a 1: 1 (volume ratio) mixed solution of 35% lead acetate aqueous solution and 35% ammonium persulfate aqueous solution, the reaction at 40 ° C. for 1 hour was repeated to form a counter electrode layer on the dielectric oxide film. A mixed layer of lead dioxide and lead sulfate was formed. Subsequently, a carbon layer and a silver paste layer were sequentially laminated thereon. Next, after the lead frame was mounted, the whole was sealed with an epoxy resin to produce a chip capacitor.

コンデンサの作製法3:
20Vの電圧で、0.1%リン酸水溶液を用い、6時間電解酸化して、表面に誘電体酸化皮膜を形成したニオブ焼結体を各100個用意した。次に、誘電体酸化被膜の上に、過硫酸アンモニウム10%水溶液とアントラキノンスルホン酸0.5%水溶液の等量混合液を接触させた後、ピロール蒸気を触れさせる操作を少なくとも5回行うことによりポリピロールからなる対電極(対極)を形成した。引き続き、その上に、カーボン層、銀ペースト層を順次積層した。次にリードフレームを載せた後、全体をエポキシ樹脂で封止して、チップ型コンデンサを作製した。
Capacitor manufacturing method 3:
100 niobium sintered bodies each having a dielectric oxide film formed on the surface were prepared by electrolytic oxidation for 6 hours at a voltage of 20 V using a 0.1% phosphoric acid aqueous solution. Next, an equivalent mixture of 10% aqueous solution of ammonium persulfate and 0.5% aqueous solution of anthraquinone sulfonic acid was brought into contact with the dielectric oxide film, and then contacted with pyrrole vapor was performed at least 5 times. The counter electrode (counter electrode) consisting of was formed. Subsequently, a carbon layer and a silver paste layer were sequentially laminated thereon. Next, after the lead frame was mounted, the whole was sealed with an epoxy resin to produce a chip capacitor.

コンデンサの作製法4:
20Vの電圧で、0.1%リン酸水溶液を用い、6時間電解酸化して、表面に誘電体酸化皮膜を形成したニオブ焼結体を各100個用意した。次に、このニオブ焼結体を、過硫酸アンモニウム25質量%を含む水溶液(溶液1)に浸漬した後引き上げ、80℃で30分乾燥させ、次いで誘電体を形成した焼結体を、3,4−エチレンジオキシチオフェン18質量%を含むイソプロパノール溶液(溶液2)に浸漬した後引き上げ、60℃の雰囲気に10分放置することで酸化重合を行った。これを再び溶液1に浸漬し、さらに前記と同様に処理した。溶液1に浸漬してから酸化重合を行うまでの操作を8回繰り返した後、50℃の温水で10分洗浄を行い、100℃で30分乾燥を行うことにより、導電性のポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)からなる対電極(対極)を形成した。引き続き、その上に、カーボン層、銀ペースト層を順次積層した。次にリードフレームを載せた後、全体をエポキシ樹脂で封止して、チップ型コンデンサを作製した。
Capacitor fabrication method 4:
100 niobium sintered bodies each having a dielectric oxide film formed on the surface were prepared by electrolytic oxidation for 6 hours at a voltage of 20 V using a 0.1% phosphoric acid aqueous solution. Next, the niobium sintered body was dipped in an aqueous solution (solution 1) containing 25% by mass of ammonium persulfate and then pulled up, dried at 80 ° C. for 30 minutes, and then a sintered body on which a dielectric was formed was obtained as 3, 4 -Oxidation polymerization was performed by immersing in an isopropanol solution (solution 2) containing 18% by mass of ethylenedioxythiophene and then pulling it up and leaving it in an atmosphere of 60 ° C for 10 minutes. This was again immersed in solution 1 and further treated in the same manner as described above. The operation from immersion in solution 1 to oxidative polymerization was repeated 8 times, followed by washing with warm water at 50 ° C. for 10 minutes, and drying at 100 ° C. for 30 minutes, whereby conductive poly (3, A counter electrode (counter electrode) composed of 4-ethylenedioxythiophene) was formed. Subsequently, a carbon layer and a silver paste layer were sequentially laminated thereon. Next, after the lead frame was mounted, the whole was sealed with an epoxy resin to produce a chip capacitor.

実施例1:ニオブ粉の製造
ニオブインゴットを水素化したのち、粉砕する方法で得られた平均粒子径が0.5μmの水素化ニオブ粉2000gを用意した。0.5質量%のフッ化水素酸、1.0質量%の硝酸及び1.0質量%の過酸化水素を含む混酸溶液20Lに、水温が10℃を超えないように、撹拌しながらこの水素化ニオブ粉を添加した。さらに、水温が10℃を超えないように15分間撹拌を継続した。水酸化カリウム水溶液でpHを7に調整し、遠心分離機で粉体を沈殿させた。上澄みを除去した後、イオン交換水10Lを用いて粉体を懸濁し、遠心分離機で粉体を沈殿させた後、上澄みを除去する方法を10回繰り返した。1×102Paの減圧下、50℃の条件で減圧乾燥して、エッチングピットを形成した水素化ニオブ粉を得た。
アルゴン雰囲気下、エッチングピットを形成した水素化ニオブ粉1000gに対して、平均粒子径が20nmの窒化珪素粉を300g添加し、混合機で10分間混合したのち、周波数20kHz、300Wの超音波を10秒照射した。さらに、室温下、10分間混合し、10秒間超音波照射する方法を20回繰り返した。
この水素化ニオブ粉と窒化珪素粉の混合物1300gをイオン交換水10Lに懸濁したのち、遠心分離機で水素化ニオブ粉を沈殿させ、過剰の窒化珪素粉末を含む上澄みを除去した。この操作を3回繰り返して、エッチングピットに窒化珪素粉を含有する水素化ニオブ粉の湿体を得た。
この湿体をイオン交換水2000mlに懸濁した溶液に、平均粒子径が20nmのニオブ粉(酸素含有量が約13%)100gと平均粒子径が3mmのニオブビーズを入れ、振とう混合機で10時間混合した。この時、内温が50℃を超える場合は、振とう混合機を止め、十分に冷却した後、振とうを再開する方法を行った。目開きが1mmの標準篩いを用いて、この懸濁液からニオブビーズを除去した後、遠心分離機で粉体を沈降させたのち、上澄みを除去した。得られた湿体を1×102Paの減圧下、50℃の条件で減圧乾燥したのち、1×102Pa以下の減圧下、450℃の条件で脱水素して、粉体粒子表面近傍に窒化珪素とニオブの混合層をもつニオブ粉を得た。
このニオブ粉の平均粒子径は0.5μmであり、窒化珪素含有量は240質量ppm、窒化珪素とニオブの混合層の厚さは、54nmであった。
Example 1 Production of Niobium Powder After hydrogenating a niobium ingot, 2000 g of niobium hydride powder having an average particle diameter of 0.5 μm obtained by pulverization was prepared. This hydrogen acid solution 20L containing 0.5% by mass hydrofluoric acid, 1.0% by mass nitric acid and 1.0% by mass hydrogen peroxide was stirred with the hydrogen so that the water temperature did not exceed 10 ° C. Niobium powder was added. Further, stirring was continued for 15 minutes so that the water temperature did not exceed 10 ° C. The pH was adjusted to 7 with an aqueous potassium hydroxide solution, and the powder was precipitated with a centrifuge. After removing the supernatant, 10 L of ion-exchanged water was used to suspend the powder, the powder was precipitated with a centrifuge, and then the method of removing the supernatant was repeated 10 times. Niobium hydride powder having etching pits was obtained by drying under reduced pressure at 50 ° C. under reduced pressure of 1 × 10 2 Pa.
In an argon atmosphere, 300 g of silicon nitride powder having an average particle diameter of 20 nm is added to 1000 g of niobium hydride powder in which etching pits are formed, mixed for 10 minutes with a mixer, and then subjected to 10 ultrasonic waves with a frequency of 20 kHz and 300 W. Irradiated for 2 seconds. Further, the method of mixing for 10 minutes at room temperature and ultrasonic irradiation for 10 seconds was repeated 20 times.
After suspending 1300 g of this mixture of niobium hydride powder and silicon nitride powder in 10 L of ion-exchanged water, the niobium hydride powder was precipitated with a centrifuge, and the supernatant containing excess silicon nitride powder was removed. This operation was repeated three times to obtain a wet body of niobium hydride powder containing silicon nitride powder in the etching pits.
100 g of niobium powder having an average particle diameter of 20 nm (oxygen content is about 13%) and niobium beads having an average particle diameter of 3 mm are placed in a solution obtained by suspending this wet body in 2000 ml of ion-exchanged water. Mixed for hours. At this time, when the internal temperature exceeded 50 ° C., the shaking mixer was stopped, and after sufficiently cooling, a method of restarting shaking was performed. After removing niobium beads from this suspension using a standard sieve having an opening of 1 mm, the powder was settled with a centrifuge and the supernatant was removed. Under reduced pressure of the resulting wet product of 1 × 10 2 Pa, after drying under vacuum under conditions of 50 ℃, 1 × 10 2 Pa or less under reduced pressure, and dehydrogenation under conditions of 450 ° C., near the powder particle surface A niobium powder having a mixed layer of silicon nitride and niobium was obtained.
The average particle diameter of this niobium powder was 0.5 μm, the silicon nitride content was 240 mass ppm, and the thickness of the mixed layer of silicon nitride and niobium was 54 nm.

実施例2:ニオブ粉の製造
酸化ニオブを還元する方法で、約0.5μmの粒子が凝集した平均粒径4μmのニオブ凝集粉2000gを用意した。20質量%のアンモニア水溶液20Lに、撹拌しながらニオブ粉を添加した。さらに、50時間撹拌を継続したのち、遠心分離機で粉体を沈殿させた。上澄みを除去した後、イオン交換水10Lを用いて粉体を懸濁し、遠心分離機で粉体を沈殿させた後、上澄みを除去する方法を10回繰り返した。1×102Paの減圧下、50℃の条件で減圧乾燥して、エッチングピットを形成したニオブ粉を得た。
アルゴン雰囲気下、エッチングピットを形成したニオブ粉1000gに対して、平均粒子径が10nmの窒化珪素粉を200g添加し、混合機で10分間混合したのち、周波数20kHz、300Wの超音波を10秒照射した。さらに、室温下、10分間混合し、10秒間超音波照射する方法を20回繰り返した。
このニオブ粉と窒化珪素粉の混合物1200gをイオン交換水10Lに懸濁したのち、遠心分離機でニオブ粉を沈殿させ、過剰の窒化珪素粉末を含む上澄みを除去した。この操作を3回繰り返して、エッチングピットに窒化珪素粉を含有するニオブ粉の湿体を得た。
この湿体をイオン交換水2000mlに懸濁した溶液に、平均粒子径が5mmのニオブビーズを入れ、振とう混合機で10時間混合した。内温が50℃を超える場合は、振とう混合機を止め、十分に冷却した後、振とうを再開する方法を行った。目開きが1mmの標準篩いを用いて、この懸濁液からニオブビーズを除去した後、遠心分離機で粉体を沈降させたのち、上澄みを除去した。得られた湿体を1×102Paの減圧下、50℃の条件で減圧乾燥して、粉体粒子表面近傍に窒化珪素とニオブの混合層をもつニオブ粉を得た。
このニオブ粉の平均粒子径は1μmであり、窒化珪素含有量は130質量ppm、窒化珪素とニオブの混合層の厚さは、25nmであった。
Example 2 Production of Niobium Powder 2000 g of niobium agglomerated powder having an average particle diameter of 4 μm in which particles of about 0.5 μm were agglomerated by a method of reducing niobium oxide was prepared. Niobium powder was added to 20 L of 20 mass% aqueous ammonia solution while stirring. Furthermore, after stirring for 50 hours, the powder was precipitated with a centrifuge. After removing the supernatant, 10 L of ion-exchanged water was used to suspend the powder, the powder was precipitated with a centrifuge, and then the method of removing the supernatant was repeated 10 times. Niobium powder with etching pits was obtained by drying under reduced pressure at 50 ° C. under reduced pressure of 1 × 10 2 Pa.
In an argon atmosphere, 200 g of silicon nitride powder having an average particle diameter of 10 nm is added to 1000 g of niobium powder having etching pits, mixed with a mixer for 10 minutes, and then irradiated with ultrasonic waves having a frequency of 20 kHz and 300 W for 10 seconds. did. Further, the method of mixing for 10 minutes at room temperature and ultrasonic irradiation for 10 seconds was repeated 20 times.
After 1200 g of the mixture of niobium powder and silicon nitride powder was suspended in 10 L of ion-exchanged water, niobium powder was precipitated with a centrifuge, and the supernatant containing excess silicon nitride powder was removed. This operation was repeated three times to obtain a wet body of niobium powder containing silicon nitride powder in the etching pits.
Niobium beads having an average particle diameter of 5 mm were put into a solution obtained by suspending this wet body in 2000 ml of ion-exchanged water, and mixed for 10 hours with a shaking mixer. When the internal temperature exceeded 50 ° C., the shaking mixer was stopped, and after sufficiently cooling, a method of restarting shaking was performed. After removing niobium beads from this suspension using a standard sieve having an opening of 1 mm, the powder was settled with a centrifuge and the supernatant was removed. The obtained wet body was dried under reduced pressure under a reduced pressure of 1 × 10 2 Pa at 50 ° C. to obtain a niobium powder having a mixed layer of silicon nitride and niobium near the surface of the powder particles.
The average particle diameter of this niobium powder was 1 μm, the silicon nitride content was 130 mass ppm, and the thickness of the mixed layer of silicon nitride and niobium was 25 nm.

実施例3〜13:ニオブ粉の製造
実施例3、5、7及び9は実施例1と同様な方法を用い、エッチング液として0.2〜1.5質量%のフッ化水素酸と0.4〜3.0質量%の硝酸と0.4〜3.0質量%の過酸化水素の混酸水溶液を用い、−30〜10℃でエッチングを行い、実施例4,6及び8は実施例1と同様な方法を用い、エッチング液としてトリフルオロ酢酸を水−エタノール溶液に溶解した10〜20%トリフルオロ酢酸溶液を用い、0〜40℃でエッチングを行い、実施例10〜13は実施例2と同様な方法を用い、エッチング液としてアンモニアを水−エタノール溶液に溶解した15〜20質量%アンモニア溶液を用い、20〜60℃でエッチングを行い、さらに10〜50nmの平均粒子径を有する窒化珪素を用いて粉体粒子表面近傍に窒化珪素とニオブの混合層をもつニオブ粉を得た。その物性を表1に示す。
Examples 3 to 13: Production of niobium powder Examples 3, 5, 7 and 9 use the same method as in Example 1, and 0.2 to 1.5% by mass of hydrofluoric acid and 0. Etching was performed at −30 to 10 ° C. using a mixed acid aqueous solution of 4-3.0 mass% nitric acid and 0.4-3.0 mass% hydrogen peroxide. Etching is performed at 0 to 40 ° C. using a 10 to 20% trifluoroacetic acid solution obtained by dissolving trifluoroacetic acid in a water-ethanol solution as an etching solution. The silicon nitride having an average particle diameter of 10 to 50 nm is etched using a 15 to 20% by mass ammonia solution in which ammonia is dissolved in a water-ethanol solution as an etching solution. Using powder Niobium powder having a mixed layer of silicon nitride and niobium near the particle surface was obtained. The physical properties are shown in Table 1.

Figure 0004360680
Figure 0004360680

実施例14:ニオブ粉の製造
実施例1で得られたニオブ粉を、窒素雰囲気下、360℃で2時間加熱して、窒化反応を行った。得られた粉体の窒化量は4000ppmであった。この粉体の物性を表2に示す。
Example 14 Production of Niobium Powder The niobium powder obtained in Example 1 was heated at 360 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere to perform a nitriding reaction. The amount of nitriding of the obtained powder was 4000 ppm. Table 2 shows the physical properties of this powder.

実施例15〜20:ニオブ粉の製造
表2に記載のニオブ種を用い、実施例15及び16は実施例1と同様な方法を用い、エッチング液として0.2〜1.5質量%のフッ化水素酸と0.4〜3.0質量%の硝酸と0.4〜3.0質量%の過酸化水素の混酸水溶液を用い、−30〜10℃でエッチングを行い、実施例17及び18は実施例1と同様な方法を用い、エッチング液としてトリフルオロ酢酸を水−エタノール溶液に溶解した10〜20%トリフルオロ酢酸溶液を用い、0〜40℃でエッチングを行い、実施例19及び20は実施例2と同様な方法を用い、エッチング液としてアンモニアを水−エタノール溶液に溶解した15〜20質量%アンモニア溶液を用い、20〜60℃でエッチングを行い、さらに10〜50nmの平均粒子径を有する窒化珪素を用いて粉体粒子表面近傍に窒化珪素とニオブの混合層をもつニオブ粉を得た。その物性を表2に併せて示す。
Examples 15 to 20: Production of niobium powder Using the niobium species shown in Table 2, Examples 15 and 16 use the same method as in Example 1, and 0.2 to 1.5% by mass of fluorine as an etching solution. Etching was performed at −30 to 10 ° C. using a mixed acid aqueous solution of hydrofluoric acid, 0.4 to 3.0 mass% nitric acid, and 0.4 to 3.0 mass% hydrogen peroxide. Were etched at 0 to 40 ° C. using a 10 to 20% trifluoroacetic acid solution in which trifluoroacetic acid was dissolved in a water-ethanol solution as an etching solution using the same method as in Example 1. Examples 19 and 20 Is a method similar to Example 2, using a 15-20 mass% ammonia solution in which ammonia is dissolved in a water-ethanol solution as an etchant, etching at 20-60 ° C., and an average particle size of 10-50 nm. Niobium powder having a mixed layer of silicon nitride and niobium in the vicinity of the surface of the powder particles was obtained using silicon nitride containing The physical properties are also shown in Table 2.

Figure 0004360680
Figure 0004360680

実施例21:造粒粉の製造
実施例1と同様な方法で得られた粉体粒子表面近傍に窒化珪素とニオブの混合層を持つニオブ粉1000g、トルエン1000ml、空孔形成材として平均粒子径が1μmの酸化バリウム150gと平均粒子径が3μmの酸化バリウム60gをニオブ製のポットに入れ、さらに平均粒子径が5mmのニオブビーズを加えて、振とう混合機で1時間混合した。ニオブビーズを除去した混合物をニオブ製のバットに入れ、1×102Pa、50℃の条件で乾燥した。続いて、この混合物を4×10-3Paの減圧下、1150℃で12時間焼結した。品温が30℃以下になるまで冷却した後、0.1%の酸素を含むアルゴンを品温が30℃を超えないように徐々に添加してニオブ粉体表面に薄い酸化膜を形成させた。得られた、酸化バリウム混合のニオブ焼結塊をロールグラニュレーターで解砕し、平均粒子径105μmの酸化バリウム混合のニオブ解砕粉を得た。
この酸化バリウム混合のニオブ解砕粉500gとイオン交換水1000gをテフロン(登録商標)製の容器に入れ、15℃以下になるように冷却した。これとは別に、15℃以下に冷却した、60%硝酸600g、30%過酸化水素150g、イオン交換水750gを混合した水溶液を用意し、この水溶液500gを撹拌しながら、水温が20℃を越えないように酸化バリウム混合のニオブ解砕粉懸濁水溶液に滴下した。滴下終了後、さらに1時間撹拌を継続し、30分静置した後、デカンテーションした。イオン交換水2000gを加え、30分撹拌の後、30分静置した後、デカンテーションした。この作業を5回繰り返し、さらに、ニオブ解砕粉をテフロン(登録商標)製のカラムに入れ、イオン交換水を流しながら4時間水洗浄を行った。この時の洗浄水の電気伝導度は、0.9μS/cmであった。
水洗浄を終了したニオブ解砕粉を、減圧下、50℃で乾燥し、表面近傍に窒化珪素とニオブの混合層を持つニオブ造粒を得た。このニオブ造粒粉の平均粒子径は125μmであり、窒化珪素含有量は240質量ppm、窒化珪素とニオブの混合層の厚さは65nmであった。このニオブ造粒粉の物性を表3に示す。
Example 21: Production of granulated powder 1000 g of niobium powder having a mixed layer of silicon nitride and niobium in the vicinity of the powder particle surface obtained by the same method as in Example 1, 1000 ml of toluene, and average particle diameter as a pore forming material 150 g of barium oxide having an average particle size of 3 μm and 60 g of barium oxide having an average particle size of 3 μm were put in a niobium pot, and niobium beads having an average particle size of 5 mm were further added, followed by mixing with a shaking mixer for 1 hour. The mixture from which the niobium beads had been removed was placed in a niobium bat and dried under the conditions of 1 × 10 2 Pa and 50 ° C. Subsequently, the mixture was sintered at 1150 ° C. for 12 hours under a reduced pressure of 4 × 10 −3 Pa. After cooling until the product temperature became 30 ° C. or less, argon containing 0.1% oxygen was gradually added so that the product temperature did not exceed 30 ° C., and a thin oxide film was formed on the niobium powder surface. . The obtained barium oxide mixed niobium sintered lump was pulverized with a roll granulator to obtain a barium oxide mixed niobium pulverized powder having an average particle size of 105 μm.
500 g of niobium pulverized powder mixed with barium oxide and 1000 g of ion-exchanged water were placed in a Teflon (registered trademark) container and cooled to 15 ° C. or lower. Separately, an aqueous solution prepared by mixing 600 g of 60% nitric acid, 150 g of 30% hydrogen peroxide, and 750 g of ion-exchanged water cooled to 15 ° C. or less is prepared, and the water temperature exceeds 20 ° C. while stirring 500 g of this aqueous solution. It was dripped in the niobium pulverized powder suspension aqueous solution mixed with barium oxide. After completion of the dropwise addition, the mixture was further stirred for 1 hour, allowed to stand for 30 minutes, and then decanted. After adding 2000 g of ion-exchanged water and stirring for 30 minutes, the mixture was allowed to stand for 30 minutes and then decanted. This operation was repeated 5 times. Further, the niobium crushed powder was put in a Teflon (registered trademark) column and washed with water for 4 hours while flowing ion-exchanged water. The electrical conductivity of the washing water at this time was 0.9 μS / cm.
The niobium pulverized powder that had been washed with water was dried at 50 ° C. under reduced pressure to obtain niobium granulation having a mixed layer of silicon nitride and niobium in the vicinity of the surface. The niobium granulated powder had an average particle size of 125 μm, a silicon nitride content of 240 mass ppm, and a thickness of the mixed layer of silicon nitride and niobium was 65 nm. Table 3 shows the physical properties of this niobium granulated powder.

実施例22〜28:造粒粉の製造
実施例4(実施例22)、実施例6(実施例23)、実施例8(実施例24)、実施例14(実施例25)、実施例16(実施例26)、実施例18(実施例27)及び実施例20(実施例28)と同様な方法で得られたニオブ一次粉を用い、実施例21と同様な方法で、空孔形成材として平均粒子径が1μm及び/または3μmの酸化バリウム、酸化カルシウム、または酸化マグネシウムを用い、表面近傍に窒化珪素とニオブの混合層を持つニオブ造粒粉を作成した。このニオブ造粒粉の物性を表3に示す。
Examples 22 to 28: Production of granulated powder Example 4 (Example 22), Example 6 (Example 23), Example 8 (Example 24), Example 14 (Example 25), Example 16 (Example 26), Niobium primary powder obtained by the same method as in Example 18 (Example 27) and Example 20 (Example 28), and in the same manner as in Example 21, the pore forming material A niobium granulated powder having a mixed layer of silicon nitride and niobium in the vicinity of the surface was prepared using barium oxide, calcium oxide or magnesium oxide having an average particle diameter of 1 μm and / or 3 μm. Table 3 shows the physical properties of this niobium granulated powder.

Figure 0004360680
Figure 0004360680

実施例29:焼結体の製造
室温下、カンファ50gをトルエン1000mlに溶解させた。この溶液に実施例5と同様な方法で得られた粉体粒子表面近傍に窒化珪素とニオブの混合層を持つニオブ粉840g、平均粒子径0.7μmの酸化バリウム粉80g及び平均粒子径2μmの酸化バリウム80gを分散させた。2mmのニオブビーズを用いて、ダイノミルで1時間混合した。このスラリーをナウターミキサーに入れ、1×102Pa、80℃の条件で減圧乾燥すると共に造粒して、平均粒径が120μmの酸化バリウムとカンファとニオブの混合造粒物を得た。この混合造粒物を1×102Pa以下の減圧下、480℃でカンファを除去して、平均粒径が120μmの硬いニオブと酸化バリウムの混合造粒物1000gを得た。
トルエン500mlにポリイソブチルメタクリレート30gを溶解した溶液に硬いニオブと酸化バリウムの混合造粒物を分散し、コニカルドライヤーを用い、1×102Pa、80℃の条件で減圧乾燥して、平均粒径が120μmのニオブと酸化バリウムとポリイソブチルメタクリレートの混合造粒物を得た。
この混合造粒物をタンタル素子自動成形機(株式会社精研製、TAP−2R)のホッパーに入れ、0.3mmφのニオブ線と共に自動成形し、大きさがおよそ3.3mm×1.8mm×4.3mm(約25mm3)となるように成形体を作製した。この成形体のニオブ換算成形体密度は2.8g/ml(ニオブ量72mg)であった。
次にこの成形体を1×10-2Pa、250〜400℃で3時間加熱し、ポリイソブチルメタクリレートを分解除去し、4×10-3Paの減圧下、1150℃で60分間放置して焼結したのち、品温が30℃以下になるまで冷却した。0.1体積%の酸素を含む窒素ガスを品温が30℃を越えないように徐々に加えては減圧除去する操作を、品温が変化しなくなるまで繰り返した後、8時間以上放置して酸化バリウム混合のニオブ焼結体を取り出した。
この酸化バリウム混合のニオブ焼結体1000個とイオン交換水1000gをテフロン(登録商標)製の容器に入れ、15℃以下になるように冷却した。これとは別に、15℃以下に冷却した、60%硝酸600g、30%過酸化水素150g及びイオン交換水750gを混合した水溶液を用意し、この水溶液500gを撹拌しながら、水温が20℃を越えないように酸化バリウム混合のニオブ焼結体とイオン交換水の入っている容器に滴下し、酸化バリウムを溶解した。滴下終了後、さらに2時間撹拌を継続し、30分静置した後、デカンテーションした。イオン交換水2000gを加え、30分撹拌後、30分静置した後、デカンテーションした。この作業を5回繰り返し、さらに、ニオブ焼結体をテフロン(登録商標)製のカラムに入れ、イオン交換水を流しながら4時間水洗浄を行い、酸化バリウムをバリウム塩として除去した。このときの洗浄水の電気伝導度は、0.9μS/cmであった。
このニオブ焼結体を1×102Pa、50℃の条件で減圧乾燥したのち、品温が30℃以下になるまで冷却した。0.1体積%の酸素を含む窒素ガスを品温が30℃を越えないように徐々に加えては減圧除去する操作を、品温が変化しなくなるまで繰り返した後、8時間以上放置してニオブリード線が植設された表面近傍に窒化珪素とニオブの混合層を持つニオブ陽極焼結体を得た。この陽極焼結体の体積は約22mm3で、焼結体密度は3.2g/mlであり、比表面積0.0077m2/mm3で、空孔率は63%であった。また、0.7μmと2μmに細孔直径分布のピークトップを有し、直径1μm以上の細孔の容積合計が、全空孔容積の17体積%であった。また、窒化珪素含有量は1600質量ppm、窒化珪素とニオブの混合層の厚さは118nmであった。
Example 29: Production of sintered body 50 g of camphor was dissolved in 1000 ml of toluene at room temperature. In this solution, 840 g of niobium powder having a mixed layer of silicon nitride and niobium in the vicinity of the powder particle surface obtained by the same method as in Example 5, 80 g of barium oxide powder having an average particle diameter of 0.7 μm, and an average particle diameter of 2 μm 80 g of barium oxide was dispersed. Using 2 mm niobium beads, the mixture was mixed for 1 hour with a dynomill. This slurry was put into a Nauta mixer, dried under reduced pressure at 1 × 10 2 Pa and 80 ° C., and granulated to obtain a mixed granulated product of barium oxide, camphor and niobium having an average particle size of 120 μm. From this mixed granulated product, camphor was removed at 480 ° C. under a reduced pressure of 1 × 10 2 Pa or less to obtain 1000 g of a mixed granulated product of hard niobium and barium oxide having an average particle size of 120 μm.
Disperse a hard granulated mixture of niobium and barium oxide in a solution of 30 g of polyisobutyl methacrylate in 500 ml of toluene, and dry under reduced pressure at 1 × 10 2 Pa and 80 ° C. using a conical dryer. Produced a granulated product of 120 μm of niobium, barium oxide and polyisobutyl methacrylate.
This mixed granulated product is put into a hopper of a tantalum element automatic molding machine (manufactured by Seiko Co., Ltd., TAP-2R) and automatically molded with a 0.3 mmφ niobium wire, and the size is approximately 3.3 mm × 1.8 mm × 4. A molded body was prepared so as to be 3 mm (about 25 mm 3 ). The density of the molded body in terms of niobium was 2.8 g / ml (amount of niobium 72 mg).
Next, this molded body was heated at 1 × 10 −2 Pa at 250 to 400 ° C. for 3 hours to decompose and remove polyisobutyl methacrylate and left to stand at 1150 ° C. for 60 minutes under a reduced pressure of 4 × 10 −3 Pa. After ligation, the product was cooled until the product temperature was 30 ° C. or lower. The process of gradually adding nitrogen gas containing 0.1% by volume of oxygen so that the product temperature does not exceed 30 ° C and removing under reduced pressure is repeated until the product temperature does not change, and then left for 8 hours or more. The niobium sintered body mixed with barium oxide was taken out.
1000 pieces of this niobium sintered body mixed with barium oxide and 1000 g of ion-exchanged water were put into a Teflon (registered trademark) container and cooled to 15 ° C. or lower. Separately, an aqueous solution prepared by mixing 600 g of 60% nitric acid, 150 g of 30% hydrogen peroxide, and 750 g of ion-exchanged water, cooled to 15 ° C. or less, was prepared, and the water temperature exceeded 20 ° C. while stirring 500 g of this aqueous solution. The solution was dropped into a vessel containing a niobium sintered body mixed with barium oxide and ion-exchanged water so as to dissolve barium oxide. After completion of the dropwise addition, stirring was continued for another 2 hours, the mixture was allowed to stand for 30 minutes, and then decanted. After adding 2000 g of ion-exchanged water and stirring for 30 minutes, the mixture was allowed to stand for 30 minutes and then decanted. This operation was repeated 5 times. Further, the niobium sintered body was placed in a column made of Teflon (registered trademark), washed with water for 4 hours while flowing ion exchange water, and barium oxide was removed as a barium salt. The electrical conductivity of the washing water at this time was 0.9 μS / cm.
The niobium sintered body was dried under reduced pressure under conditions of 1 × 10 2 Pa and 50 ° C., and then cooled until the product temperature was 30 ° C. or lower. The process of gradually adding nitrogen gas containing 0.1% by volume of oxygen so that the product temperature does not exceed 30 ° C and removing under reduced pressure is repeated until the product temperature does not change, and then left for 8 hours or more. A niobium anode sintered body having a mixed layer of silicon nitride and niobium in the vicinity of the surface where the niobium lead wire was implanted was obtained. The volume of this anode sintered body was about 22 mm 3 , the sintered body density was 3.2 g / ml, the specific surface area was 0.0077 m 2 / mm 3 , and the porosity was 63%. Further, the total volume of pores having pore diameter distribution peaks at 0.7 μm and 2 μm and having a diameter of 1 μm or more was 17% by volume of the total pore volume. The silicon nitride content was 1600 mass ppm, and the thickness of the mixed layer of silicon nitride and niobium was 118 nm.

実施例30〜32:焼結体の製造
実施例30は実施例15と、実施例31は実施例17と、実施例32は実施例19と同様な方法で粉体粒子表面近傍に窒化珪素とニオブの混合層を持つニオブ粉を得た。このニオブ粉を用い、実施例29と同様な方法でニオブリード線が植設された表面近傍に窒化珪素とニオブの混合層を持つニオブ陽極焼結体を得た。この焼結体の物性を表4に示す。
Examples 30 to 32: Manufacture of sintered body Example 30 is the same as Example 15, Example 31 is Example 17, and Example 32 is a method similar to Example 19 in which silicon nitride is formed in the vicinity of the powder particle surface. Niobium powder with a mixed layer of niobium was obtained. Using this niobium powder, a niobium anode sintered body having a mixed layer of silicon nitride and niobium in the vicinity of the surface where the niobium lead wire was implanted was obtained in the same manner as in Example 29. Table 4 shows the physical properties of this sintered body.

実施例33:焼結体の製造
実施例21と同様な方法で表面近傍に窒化珪素とニオブの混合層をもつニオブ造粒粉を得た。トルエン500mlにポリイソブチルメタクリレート30gを溶解した溶液に、前記ニオブ造粒粉を分散し、1×102Pa、80℃の条件で減圧乾燥して、平均粒径が125μmのニオブとポリイソブチルメタクリレートの混合造粒物を得た。この混合造粒物をタンタル素子自動成形機(株式会社精研製、TAP−2R)のホッパーに入れ、0.3mmφのニオブ線と共に自動成形し、大きさがおよそ3.3mm×1.8mm×4.3mm(約25mm3)となるように成形体を作製した。この成形体のニオブ換算成形体密度は2.8g/ml(ニオブ量72mg)であった。
次にこの成形体を1×10-2Pa、250〜400℃で3時間加熱し、ポリイソブチルメタクリレートを分解除去し、4×10-3Paの減圧下、1250℃で30分間放置して焼結したのち、品温が30℃以下になるまで冷却した。0.1体積%の酸素を含む窒素ガスを品温が30℃を越えないように徐々に加えては減圧除去する操作を、品温が変化しなくなるまで繰り返した後、8時間以上放置して、表面近傍に窒化珪素とニオブの混合層をもつニオブ陽極焼結体を得た。
この陽極焼結体の体積は約22mm3で、焼結体密度は3.2g/mlであり、比表面積0.0059m2/mm3で、空孔率は63%であった。また、0.7μmと2.3μmに細孔直径ピークトップを有し、1μm以上の細孔容積が、全空孔容積の12体積%であった。また、窒化珪素含有量は240質量ppm、窒化珪素とニオブの混合層の厚さは65nmであった。
Example 33: Production of sintered body A niobium granulated powder having a mixed layer of silicon nitride and niobium near the surface was obtained in the same manner as in Example 21. The niobium granulated powder is dispersed in a solution of 30 g of polyisobutyl methacrylate in 500 ml of toluene, dried under reduced pressure at 1 × 10 2 Pa and 80 ° C., and niobium having an average particle size of 125 μm and polyisobutyl methacrylate. A mixed granulated product was obtained. This mixed granulated product is put into a hopper of a tantalum element automatic molding machine (manufactured by Seiko Co., Ltd., TAP-2R) and automatically molded with a 0.3 mmφ niobium wire, and the size is approximately 3.3 mm × 1.8 mm × 4. A molded body was prepared so as to be 3 mm (about 25 mm 3 ). The density of the molded body in terms of niobium was 2.8 g / ml (amount of niobium 72 mg).
Next, this molded body was heated at 1 × 10 −2 Pa at 250 to 400 ° C. for 3 hours to decompose and remove polyisobutyl methacrylate and left to stand at 1250 ° C. for 30 minutes under a reduced pressure of 4 × 10 −3 Pa. After ligation, the product was cooled until the product temperature was 30 ° C. or lower. The process of gradually adding nitrogen gas containing 0.1% by volume of oxygen so that the product temperature does not exceed 30 ° C and removing under reduced pressure is repeated until the product temperature does not change, and then left for 8 hours or more. A niobium anode sintered body having a mixed layer of silicon nitride and niobium in the vicinity of the surface was obtained.
This anode sintered body had a volume of about 22 mm 3 , a sintered body density of 3.2 g / ml, a specific surface area of 0.0059 m 2 / mm 3 , and a porosity of 63%. Moreover, the pore diameter peak tops were found at 0.7 μm and 2.3 μm, and the pore volume of 1 μm or more was 12% by volume of the total pore volume. The silicon nitride content was 240 mass ppm, and the thickness of the mixed layer of silicon nitride and niobium was 65 nm.

実施例34〜40:焼結体の製造
実施例34は実施例22と、実施例35は実施例23と、実施例36は実施例24と、実施例37は実施例25と、実施例38は実施例26と、実施例39は実施例27と、実施例40は実施例28と同様な方法で表面近傍に窒化珪素とニオブの混合層をもつニオブ造粒粉を得た。このニオブ造粒粉を用い、実施例33と同様な方法でニオブリード線が植設された表面近傍に窒化珪素とニオブの混合層を持つニオブ陽極焼結体を作製した。この焼結体の物性を表4に示す。
Examples 34 to 40: Production of sintered body Example 34 is Example 22, Example 35 is Example 23, Example 36 is Example 24, Example 37 is Example 25, Example 38 In Example 26, Example 39 in Example 27, and Example 40 in the same manner as in Example 28, niobium granulated powder having a mixed layer of silicon nitride and niobium in the vicinity of the surface was obtained. Using this niobium granulated powder, a niobium anode sintered body having a mixed layer of silicon nitride and niobium was produced in the vicinity of the surface where the niobium lead wire was implanted in the same manner as in Example 33. Table 4 shows the physical properties of this sintered body.

実施例41〜43:焼結体の製造
実施例29と同様な方法で、0.3mmφのニオブ線と共に自動成形し、実施例41は、大きさがおよそ2.6mm×1.4mm×3.4mm(約12mm3)、実施例42は、大きさがおよそ4.3mm×2.3mm×5.6mm(約55mm3)、実施例43は、大きさがおよそ5.5mm×3.0mm×7.2mm(約119mm3)の成形体を得たのち、焼結して、焼結体を得た。その焼結体の体積は、実施例41は約11mm3、実施例42は約48mm3、実施例43は約105mm3であった。この焼結体の物性を表4に示す。
Examples 41 to 43: Manufacture of sintered body In the same manner as in Example 29, automatic molding was performed together with a 0.3 mmφ niobium wire, and Example 41 has a size of approximately 2.6 mm × 1.4 mm × 3. 4 mm (about 12 mm 3 ), Example 42 has a size of about 4.3 mm × 2.3 mm × 5.6 mm (about 55 mm 3 ), and Example 43 has a size of about 5.5 mm × 3.0 mm × A 7.2 mm (about 119 mm 3 ) shaped body was obtained and then sintered to obtain a sintered body. The volume of the sintered body was about 11 mm 3 in Example 41, about 48 mm 3 in Example 42, and about 105 mm 3 in Example 43. Table 4 shows the physical properties of this sintered body.

Figure 0004360680
Figure 0004360680

実施例44〜58:コンデンサの製造
実施例29〜43で焼結体を作成した方法で、同様の焼結体を各々100個作成した。各焼結体を0.1%燐酸水溶液中で80℃、600分、20Vで化成し、焼結体表面に誘電体酸化皮膜層を形成した。次に、この化成済み焼結体をコンデンサの作製方法1〜4のいずれかの方法で陰極剤を含浸させた後、カーボンペースト、銀ペーストを順に積層し、エポキシ樹脂で封口してチップ型コンデンサを作製した。作製したコンデンサの容量、耐電圧、半田耐熱性を表5に示す。
Examples 44 to 58: Manufacture of capacitors 100 each of the same sintered bodies were produced by the method of producing sintered bodies in Examples 29 to 43. Each sintered body was formed in a 0.1% phosphoric acid aqueous solution at 80 ° C. for 600 minutes at 20 V to form a dielectric oxide film layer on the surface of the sintered body. Next, the formed sintered body is impregnated with a cathode agent by any one of the capacitor production methods 1 to 4, and then a carbon paste and a silver paste are laminated in order, and sealed with an epoxy resin to form a chip capacitor. Was made. Table 5 shows the capacity, withstand voltage, and solder heat resistance of the produced capacitors.

比較例1:フッ化ニオブ酸カリウムによるニオブ粉を用いたコンデンサ
ニッケル製坩堝中、80℃で充分に真空乾燥したフッ化ニオブ酸カリウム5000gに、フッ化ニオブ酸カリウムの10倍モル量のナトリウムを投入し、アルゴン雰囲気下1000℃で20時間還元反応を行った。反応後冷却させ、還元物を水洗した後に、95%硫酸、水で順次洗浄した後に真空乾燥した。さらにニオブボール入りのニオブ製ポットのボールミルを用いて40時間粉砕した後、粉砕物を50%硝酸と10%過酸化水素水の3:2(質量比)混合液中に浸漬撹拌した。その後、pHが7になるまで充分水洗して不純物を除去し、真空乾燥した。得られたニオブ粉の平均粒子径は0.5μmであった。
実施例21と同様の方法で平均粒子径が100μmの造粒粉を得たのち、実施例33と同様な方法で、窒化珪素とニオブの混合層を持たないニオブ焼結体を得た。
この焼結体100個について、0.1%燐酸水溶液中で80℃、600分、20Vで化成し、焼結体表面に誘電体酸化皮膜層を形成した。次に、この化成済み焼結体をコンデンサの作製方法4の方法で陰極剤を含浸させた後、カーボンペースト、銀ペーストを順に積層し、エポキシ樹脂で封口してチップ型コンデンサを作製した。作成したコンデンサの容量、耐電圧、半田耐熱性を表5に示す。
Comparative Example 1 Capacitor Using Niobium Powder with Potassium Fluoride Niobate In a nickel crucible, 5000 g of potassium fluoride niobate sufficiently vacuum-dried at 80 ° C. was charged with 10 times the amount of sodium fluoride of potassium fluoride niobate. The reduction reaction was carried out at 1000 ° C. for 20 hours in an argon atmosphere. After the reaction, the reaction mixture was cooled, and the reduced product was washed with water, then washed with 95% sulfuric acid and water in that order, and then vacuum dried. Furthermore, after grind | pulverizing for 40 hours using the ball mill of the niobium pot containing a niobium ball, the ground material was immersed and stirred in the 3: 2 (mass ratio) liquid mixture of 50% nitric acid and 10% hydrogen peroxide solution. Thereafter, the product was sufficiently washed with water until the pH reached 7, to remove impurities, and vacuum dried. The average particle size of the obtained niobium powder was 0.5 μm.
After obtaining a granulated powder having an average particle size of 100 μm by the same method as in Example 21, a niobium sintered body having no mixed layer of silicon nitride and niobium was obtained by the same method as in Example 33.
100 sintered bodies were formed in a 0.1% phosphoric acid aqueous solution at 80 ° C. for 600 minutes at 20 V to form a dielectric oxide film layer on the surface of the sintered body. Next, the formed sintered body was impregnated with a cathodic agent by the method of capacitor production method 4, and then a carbon paste and a silver paste were laminated in order and sealed with an epoxy resin to produce a chip-type capacitor. Table 5 shows the capacity, withstand voltage, and solder heat resistance of the capacitor thus prepared.

比較例2:一部窒化したニオブ粉を用いたコンデンサ
ニオブインゴット1000gをSUS304製の反応容器に入れ、400℃で10時間水素を導入し続けた。冷却後、水素化されたニオブ塊を、ニオブボールを入れたニオブ製のポットに入れ10時間粉砕した。次に、スパイクミルに、この水素化物を水で20体積%のスラリーにしたもの及びニオブボールを入れ、40℃以下で10時間湿式粉砕して水素化ニオブの粉砕スラリーを取得し、遠心分離したのち上澄みを除去して、水素化ニオブ粉の湿体を得た。この湿体を、133Pa、50℃の条件で減圧乾燥した後、1×10-2Pa、400℃で4時間加熱し水素化ニオブを脱水素してニオブとし、室温まで冷却した。さらに加圧下、窒素を流通させ、300℃で3時間、窒化処理を行い、約1000gの一部窒化したニオブ粉を得た。この水素化ニオブ粉の平均粒子径は0.5μmであり、窒素含有量は0.38質量%であった。
この粉体を、実施例21と同様の方法で平均粒子径が110μmの造粒粉としたのち、実施例33と同様な方法で、窒化珪素とニオブの混合層を持たないニオブ焼結体を得た。
この焼結体100個について、0.1%燐酸水溶液中で80℃、600分、20Vで化成し、焼結体表面に誘電体酸化皮膜層を形成した。次に、この化成済み焼結体をコンデンサの作製方法4の方法で陰極剤を含浸させた後、カーボンペースト、銀ペーストを順に積層し、エポキシ樹脂で封口してチップ型コンデンサを作製した。作成したコンデンサの容量、耐電圧、半田耐熱性を表5に示す。
Comparative Example 2: Capacitor using partially nitrided niobium powder 1000 g of niobium ingot was placed in a reaction vessel made of SUS304, and hydrogen was continuously introduced at 400 ° C. for 10 hours. After cooling, the hydrogenated niobium lump was placed in a niobium pot containing niobium balls and ground for 10 hours. Next, a 20% by volume slurry of this hydride with water and niobium balls were placed in a spike mill, and wet pulverized at 40 ° C. or lower for 10 hours to obtain a pulverized niobium hydride slurry, followed by centrifugation. Thereafter, the supernatant was removed to obtain a wet body of niobium hydride powder. The wet body was dried under reduced pressure at 133 Pa and 50 ° C., and then heated at 1 × 10 −2 Pa and 400 ° C. for 4 hours to dehydrogenate niobium hydride to niobium and cooled to room temperature. Further, nitrogen was passed under pressure and nitriding was performed at 300 ° C. for 3 hours to obtain about 1000 g of partially nitrided niobium powder. The niobium hydride powder had an average particle size of 0.5 μm and a nitrogen content of 0.38% by mass.
This powder was made into a granulated powder having an average particle diameter of 110 μm in the same manner as in Example 21, and then a niobium sintered body having no mixed layer of silicon nitride and niobium was obtained in the same manner as in Example 33. Obtained.
100 sintered bodies were formed in a 0.1% phosphoric acid aqueous solution at 80 ° C. for 600 minutes at 20 V to form a dielectric oxide film layer on the surface of the sintered body. Next, the formed sintered body was impregnated with a cathodic agent by the method of capacitor production method 4, and then a carbon paste and a silver paste were laminated in order and sealed with an epoxy resin to produce a chip-type capacitor. Table 5 shows the capacity, withstand voltage, and solder heat resistance of the capacitor thus prepared.

比較例3:一部窒化したニオブ−珪素合金を用いたコンデンサ
ニオブ−珪素合金(原子比Nb:Si=94:6)インゴット1000gをSUS304製の反応容器に入れ、400℃で10時間水素を導入し続けた。冷却後、水素化されたニオブ合金塊を、ニオブボールを入れたニオブ製のポットに入れ10時間粉砕した。次に、スパイクミルに、この水素化物を水で20体積%のスラリーにしたもの及びニオブボールを入れ、40℃以下で10時間湿式粉砕して水素化ニオブ−珪素合金の粉砕スラリーを取得し、遠心分離したのち上澄みを除去して、水素化されたニオブ−珪素合金粉の湿体を得た。この湿体を、133Pa、50℃の条件で減圧乾燥した後、1×10-2Pa、400℃で4時間加熱し水素化ニオブ−珪素合金を脱水素してニオブ−珪素合金とし、室温まで冷却した後、さらに加圧下、窒素を流通させ、300℃で3時間、窒化処理を行い、約1000gの一部窒化したニオブ−珪素合金粉を得た。この原料水素化ニオブ−珪素合金粉の平均粒子径は0.5μmであり、その窒素含有量は0.35質量%であった。
この粉体を、実施例21と同様の方法で平均粒子径が95μmの造粒粉を得たのち、実施例33と同様な方法で、窒化珪素とニオブの混合層を持たないニオブ−珪素合金の焼結体を得た。
この焼結体100個について、0.1%燐酸水溶液中で80℃、600分、20Vで化成し、焼結体表面に誘電体酸化皮膜層を形成した。次に、この化成済み焼結体をコンデンサの作製方法4の方法で陰極剤を含浸させた後、カーボンペースト、銀ペーストを順に積層し、エポキシ樹脂で封口してチップ型コンデンサを作製した。作成したコンデンサの容量、耐電圧、半田耐熱性を表5に示す。
Comparative Example 3: Capacitor using a partially nitrided niobium-silicon alloy 1000 g of a niobium-silicon alloy (atomic ratio Nb: Si = 94: 6) ingot was placed in a reaction vessel made of SUS304, and hydrogen was introduced at 400 ° C. for 10 hours. I kept doing it. After cooling, the hydrogenated niobium alloy lump was put into a niobium pot containing niobium balls and pulverized for 10 hours. Next, in a spike mill, the hydrogenated slurry of 20% by volume with water and niobium balls are placed, and wet pulverized at 40 ° C. or lower for 10 hours to obtain a pulverized niobium hydride-silicon alloy slurry. After centrifuging, the supernatant was removed to obtain a wet body of hydrogenated niobium-silicon alloy powder. The wet body was dried under reduced pressure at 133 Pa and 50 ° C., and then heated at 1 × 10 −2 Pa and 400 ° C. for 4 hours to dehydrogenate the niobium hydride-silicon alloy to a niobium-silicon alloy. After cooling, nitrogen was further circulated under pressure and nitriding was performed at 300 ° C. for 3 hours to obtain about 1000 g of partially nitrided niobium-silicon alloy powder. The raw material niobium hydride-silicon alloy powder had an average particle size of 0.5 μm and a nitrogen content of 0.35% by mass.
A niobium-silicon alloy having no mixed layer of silicon nitride and niobium was obtained in the same manner as in Example 33 after obtaining a granulated powder having an average particle size of 95 μm by the same method as in Example 21. A sintered body was obtained.
100 sintered bodies were formed in a 0.1% phosphoric acid aqueous solution at 80 ° C. for 600 minutes at 20 V to form a dielectric oxide film layer on the surface of the sintered body. Next, the formed sintered body was impregnated with a cathodic agent by the method of capacitor production method 4, and then a carbon paste and a silver paste were laminated in order and sealed with an epoxy resin to produce a chip-type capacitor. Table 5 shows the capacity, withstand voltage, and solder heat resistance of the capacitor thus prepared.

比較例4:還元による一酸化ニオブ粉を用いたコンデンサ
フレーク状ニオブ粉末211gとNb25粉末119gを混合して、タンタル製のトレイに配置した。このトレイを、減圧加熱処理炉に配置して、1000℃に加熱した。水素ガスを炉に入れ、圧力を2×104Paに調整した。温度をさらに調整して1250℃にし、これを30分間にわたって維持した。すべての水素ガスを炉から除去したのち、アルゴンガスを炉に入れた。温度を1050℃に低下させ、温度を1050℃に維持したまま、圧力が5×10-2Paになるまでアルゴンガスを炉から抜き出した。この温度で、9.3×104Paになるまでアルゴンガスを炉に入れ、炉を60℃になるまで冷却した。さらに、9.3×104Paになるまでアルゴンガスを入れ、101kPaになるまで空気を満たした。4分後に、1.3Paまで減圧した。その後、アルゴンガスにより8.0×104Paまで、続いて空気により101kPaになるまで再充填し4分間にわたり維持した。容器を1.3Paまで減圧した。その後、アルゴンガスにより5.3×104Paまで、続いて空気により101kPaになるまで再充填した。4分後、容器を1.3Paまで減圧した。その後、アルゴンガスによって2.7×104Paまで、続いて空気により101kPaまで容器を再充填して、4分間維持した。容器を1.3Paまで減圧した。空気により101kPaまで容器を再充填し、4分間維持した。容器を1.3Paまで減圧した。アルゴンガスによって101kPaまで容器を再充填し、解放して試料を取り出した。40メッシュのふるいを通し、Nb、NbOを含有するニオブ粉を得た。
このニオブ粉を用いて実施例33と同様な方法で、窒化珪素とニオブの混合層を持たないニオブ焼結体を得た。
この焼結体100個について、0.1%燐酸水溶液中で80℃、600分、20Vで化成し、焼結体表面に誘電体酸化皮膜層を形成した。次に、この化成済み焼結体をコンデンサの作製方法4の方法で陰極剤を含浸させた後、カーボンペースト、銀ペーストを順に積層し、エポキシ樹脂で封口してチップ型コンデンサを作製した。作成したコンデンサの容量、耐電圧、半田耐熱性を表5に示す。
Comparative Example 4 Capacitor Using Niobium Monoxide Powder by Reduction 211 g of flaky niobium powder and 119 g of Nb 2 O 5 powder were mixed and placed on a tantalum tray. This tray was placed in a vacuum heat treatment furnace and heated to 1000 ° C. Hydrogen gas was put into the furnace and the pressure was adjusted to 2 × 10 4 Pa. The temperature was further adjusted to 1250 ° C. and maintained for 30 minutes. After all the hydrogen gas was removed from the furnace, argon gas was placed in the furnace. The temperature was lowered to 1050 ° C., and while maintaining the temperature at 1050 ° C., argon gas was extracted from the furnace until the pressure reached 5 × 10 −2 Pa. At this temperature, argon gas was put into the furnace until it reached 9.3 × 10 4 Pa, and the furnace was cooled to 60 ° C. Further, argon gas was added until 9.3 × 10 4 Pa, and the air was filled until 101 kPa. After 4 minutes, the pressure was reduced to 1.3 Pa. After that, it was refilled with argon gas to 8.0 × 10 4 Pa and subsequently with air to 101 kPa and maintained for 4 minutes. The container was depressurized to 1.3 Pa. Then, it refilled to 5.3x10 < 4 > Pa with argon gas, and it continued until it became 101 kPa with air. After 4 minutes, the container was depressurized to 1.3 Pa. Thereafter, the container was refilled with argon gas to 2.7 × 10 4 Pa and subsequently with air to 101 kPa and maintained for 4 minutes. The container was depressurized to 1.3 Pa. The container was refilled to 101 kPa with air and maintained for 4 minutes. The container was depressurized to 1.3 Pa. The container was refilled to 101 kPa with argon gas and released to remove the sample. Niobium powder containing Nb and NbO was obtained through a 40-mesh sieve.
Using this niobium powder, a niobium sintered body having no mixed layer of silicon nitride and niobium was obtained in the same manner as in Example 33.
100 sintered bodies were formed in a 0.1% phosphoric acid aqueous solution at 80 ° C. for 600 minutes at 20 V to form a dielectric oxide film layer on the surface of the sintered body. Next, the formed sintered body was impregnated with a cathodic agent by the method of capacitor production method 4, and then a carbon paste and a silver paste were laminated in order and sealed with an epoxy resin to produce a chip-type capacitor. Table 5 shows the capacity, withstand voltage, and solder heat resistance of the capacitor thus prepared.

比較例5:SiO2で被覆されたニオブ粉を用いたコンデンサ
ニオブインゴット1000gをSUS304製の反応容器に入れ、400℃で10時間水素を導入し続けた。冷却後、水素化されたニオブ塊を、ニオブボールを入れたニオブ製のポットに入れ10時間粉砕した。次に、スパイクミルに、この水素化物を水で20体積%のスラリーにしたもの及びニオブボールを入れ、さらに平均粒子径が20nmの非晶質SiO2を10g加えた後、40℃以下で10時間湿式粉砕して水素化ニオブの粉砕スラリーを取得し、遠心分離したのち上澄みを除去して、水素化ニオブ粉の湿体を得た。この湿体を、133Pa、50℃の条件で減圧乾燥した後、1×10-2Pa、400℃で4時間加熱し水素化ニオブ粉を脱水素してニオブ粉とし、室温まで冷却して、表面がSiO2で覆われた約1000gのニオブ粉を得た。このニオブ粉の平均粒子径は0.5μmであり、SiO2含有量は0.5質量%であった。
このニオブ粉を、実施例21と同様の方法で平均粒子径が80μmの造粒粉を得たのち、実施例33と同様な方法で、窒化珪素とニオブの混合層を持たない表面がSiO2で覆われたニオブの焼結体を得た。
この焼結体100個について、0.1%燐酸水溶液中で80℃、600分、20Vで化成し、焼結体表面に誘電体酸化皮膜層を形成した。次に、この化成済み焼結体をコンデンサの作成方法4の方法で陰極剤を含浸させた後、カーボンペースト、銀ペーストを順に積層し、エポキシ樹脂で封口してチップ型コンデンサを作製した。作成したコンデンサの容量、耐電圧、半田耐熱性を表5に示す。
Comparative Example 5: Capacitor using niobium powder coated with SiO 2 1000 g of niobium ingot was placed in a reaction vessel made of SUS304, and hydrogen was continuously introduced at 400 ° C. for 10 hours. After cooling, the hydrogenated niobium lump was placed in a niobium pot containing niobium balls and ground for 10 hours. Next, in a spike mill, a 20 vol% slurry of this hydride with water and niobium balls were added, and 10 g of amorphous SiO 2 having an average particle diameter of 20 nm was added, and then 10 ° C. at 40 ° C. or lower. A wet slurry of niobium hydride was obtained by wet milling for a period of time, and after centrifugation, the supernatant was removed to obtain a wet body of niobium hydride powder. This wet body was dried under reduced pressure at 133 Pa and 50 ° C., then heated at 1 × 10 −2 Pa and 400 ° C. for 4 hours to dehydrogenate the niobium hydride powder to form niobium powder, cooled to room temperature, About 1000 g of niobium powder whose surface was covered with SiO 2 was obtained. The niobium powder had an average particle size of 0.5 μm and a SiO 2 content of 0.5% by mass.
This niobium powder was obtained in the same manner as in Example 21 to obtain a granulated powder having an average particle diameter of 80 μm, and then the same method as in Example 33 was used to obtain a SiO 2 surface having no mixed layer of silicon nitride and niobium. A sintered niobium body was obtained.
100 sintered bodies were formed in a 0.1% phosphoric acid aqueous solution at 80 ° C. for 600 minutes at 20 V to form a dielectric oxide film layer on the surface of the sintered body. Next, the formed sintered body was impregnated with a cathode agent by the method 4 for producing a capacitor, and then a carbon paste and a silver paste were laminated in order and sealed with an epoxy resin to produce a chip-type capacitor. Table 5 shows the capacity, withstand voltage, and solder heat resistance of the capacitor thus prepared.

比較例6:シリカで被覆したニオブ粉を用いたコンデンサ
比較例5と同様な方法で、平均粒子径が0.5μm、SiO2含有量が1.5質量%の表面がSiO2で覆われたニオブ粉を得た。
このニオブ粉1000gに、削り状金属マグネシウム75gを十分に混合し、ニオブトレイに入れた。このトレイを、減圧加熱処理炉に配置して、炉内をアルゴンガス置換した。炉内のアルゴンガスを8×104Paになるようにアルゴンを抜き出した。炉内が450℃になるまで8℃/分で昇温した。系内を約1×105Paに保ちながら、450℃から4℃/分で650℃まで昇温し、2時間この温度を維持した。室温まで冷却の後、9.3×104Paになるまでアルゴンガスを入れ、101kPaになるまで空気を満たした。4分後に、1.3Paまで減圧した。その後、アルゴンガスにより8.0×104Paまで、続いて空気により101kPaになるまで再充填し4分間にわたり維持した。容器を1.3Paまで減圧した。その後、アルゴンガスにより5.3×104Paまで、続いて空気により101kPaになるまで再充填した。4分後、容器を1.3Paまで減圧した。その後、アルゴンガスによって2.7×104Paまで、続いて空気により101kPaまで容器を再充填して、4分間維持した。容器を1.3Paまで減圧した。空気により101kPaまで容器を再充填し、4分間維持した。容器を1.3Paまで減圧した。アルゴンガスによって101kPaまで容器を再充填したのち解放して、表面が金属Siで覆われたニオブ粉を得た。このニオブ粉の平均粒子径は0.5μmであり、そのSi含有量は0.8質量%であった。
この粉体を、実施例21と同様の方法で平均粒子径が125μmの造粒粉を得たのち、実施例33と同様な方法で、窒化珪素とニオブの混合層を持たない表面が金属Siで覆われたニオブの焼結体を得た。
この焼結体100個について、0.1%燐酸水溶液中で80℃、600分、20Vで化成し、焼結体表面に誘電体酸化皮膜層を形成した。次に、この化成済み焼結体をコンデンサの作製方法4の方法で陰極剤を含浸させた後、カーボンペースト、銀ペーストを順に積層し、エポキシ樹脂で封口してチップ型コンデンサを作製した。作成したコンデンサの容量、耐電圧、半田耐熱性を表5に示す。
Comparative Example 6: Capacitor Using Niobium Powder Coated with Silica In the same manner as Comparative Example 5, the surface having an average particle diameter of 0.5 μm and an SiO 2 content of 1.5% by mass was covered with SiO 2 . Niobium powder was obtained.
To 1000 g of this niobium powder, 75 g of ground metal magnesium was sufficiently mixed and placed in a niobium tray. This tray was placed in a vacuum heat treatment furnace, and the inside of the furnace was replaced with argon gas. Argon was extracted so that the argon gas in the furnace was 8 × 10 4 Pa. The temperature was raised at 8 ° C./min until the inside of the furnace reached 450 ° C. While maintaining the inside of the system at about 1 × 10 5 Pa, the temperature was increased from 450 ° C. to 650 ° C. at 4 ° C./min, and this temperature was maintained for 2 hours. After cooling to room temperature, argon gas was added to 9.3 × 10 4 Pa and the air was filled to 101 kPa. After 4 minutes, the pressure was reduced to 1.3 Pa. After that, it was refilled with argon gas to 8.0 × 10 4 Pa and subsequently with air to 101 kPa and maintained for 4 minutes. The container was depressurized to 1.3 Pa. Then, it refilled to 5.3x10 < 4 > Pa with argon gas, and it continued until it became 101 kPa with air. After 4 minutes, the container was depressurized to 1.3 Pa. Thereafter, the container was refilled with argon gas to 2.7 × 10 4 Pa and subsequently with air to 101 kPa and maintained for 4 minutes. The container was depressurized to 1.3 Pa. The container was refilled to 101 kPa with air and maintained for 4 minutes. The container was depressurized to 1.3 Pa. The container was refilled to 101 kPa with argon gas and then released to obtain niobium powder whose surface was covered with metal Si. The niobium powder had an average particle size of 0.5 μm and an Si content of 0.8% by mass.
This powder was obtained in the same manner as in Example 21 to obtain a granulated powder having an average particle size of 125 μm, and then the same method as in Example 33, and the surface without a mixed layer of silicon nitride and niobium was made of metal Si A sintered niobium body was obtained.
100 sintered bodies were formed in a 0.1% phosphoric acid aqueous solution at 80 ° C. for 600 minutes at 20 V to form a dielectric oxide film layer on the surface of the sintered body. Next, the formed sintered body was impregnated with a cathodic agent by the method of capacitor production method 4, and then a carbon paste and a silver paste were laminated in order and sealed with an epoxy resin to produce a chip-type capacitor. Table 5 shows the capacity, withstand voltage, and solder heat resistance of the capacitor thus prepared.

Figure 0004360680
Figure 0004360680

実施例33の焼結体をコンデンサ作製方法4により作製したコンデンサと比較例6で得たコンデンサについて、耐電圧性の評価のために描いたグラフをそれぞれ図5及び図6に示す。実施例33によるコンデンサの漏れ電流の第一変曲点は7V付近に存在し、比較例6のコンデンサでは4V付近に存在することがわかる。この値が、化成電圧(本実施例及び比較例では20V)に近いほど耐電圧性は良好といえる。
FIGS. 5 and 6 show graphs drawn for evaluating the withstand voltage of the sintered body of Example 33 produced by the capacitor producing method 4 and the capacitor obtained in Comparative Example 6, respectively. It can be seen that the first inflection point of the leakage current of the capacitor according to Example 33 exists near 7V, and the capacitor of Comparative Example 6 exists near 4V. The closer this value is to the formation voltage (20 V in this example and the comparative example), the better the voltage resistance.

本発明のコンデンサは、高容量、低ESRで、耐電圧及び半田耐熱性に優れ、漏れ電流値の小さな長期信頼性の良好なコンデンサとなる。とりわけ有機半導体を他方の電極材料とした場合の耐電圧及び半田耐熱性に対する改善効果が大きい。
このような特性を持つ本発明のコンデンサは、例えば、アナログ回路及びデジタル回路中で多用されるバイパスコンデンサ、カップリングコンデンサとしての用途や、従来のタンタルコンデンサの用途に適用できる。
一般に、このようなコンデンサは電子回路中で多用されるので、本発明の高容量、低ESR、耐電圧性、半田耐熱性の良好なコンデンサを用いれば、特にクロック数の高い集積回路における電子部品の配置や排熱の制約が緩和され、信頼性の高い電子回路を、従来よりも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れば、従来よりも小型で信頼性の高い電子機器、例えば、コンピュータ、PCカード等のコンピュータ周辺機器、携帯電話などのモバイル機器、家電製品、車載機器、人工衛星、通信機器等を得ることができる。
The capacitor of the present invention is a capacitor with high capacity, low ESR, excellent withstand voltage and solder heat resistance, and a small leakage current value and good long-term reliability. In particular, the effect of improving the withstand voltage and solder heat resistance when an organic semiconductor is used as the other electrode material is great.
The capacitor of the present invention having such characteristics can be applied to, for example, a use as a bypass capacitor and a coupling capacitor frequently used in an analog circuit and a digital circuit, and a conventional tantalum capacitor.
In general, since such a capacitor is frequently used in an electronic circuit, an electronic component in an integrated circuit having a particularly high number of clocks can be obtained by using the capacitor having high capacity, low ESR, withstand voltage, and good soldering heat resistance according to the present invention. The restrictions on the arrangement and exhaust heat are relaxed, and a highly reliable electronic circuit can be stored in a narrower space than before.
Furthermore, by using the capacitor of the present invention, electronic devices that are smaller and more reliable than conventional ones, for example, computer peripheral devices such as computers and PC cards, mobile devices such as mobile phones, home appliances, in-vehicle devices, artificial satellites, A communication device or the like can be obtained.

焼結体中に存在する混合層部のTEM写真である。It is a TEM photograph of the mixed layer part which exists in a sintered compact. 図1中のa部分(窒化珪素とニオブの混合層部)の電子線回折像である。2 is an electron diffraction image of a portion (mixed layer portion of silicon nitride and niobium) in FIG. 1. 図1中のb部分(ニオブ層部)の電子線回折像である。2 is an electron beam diffraction image of a portion b (niobium layer portion) in FIG. 1. 窒化珪素由来の電子線回折像である。It is an electron beam diffraction image derived from silicon nitride. 実施例33の焼結体を用いたコンデンサの耐電圧性を示すグラフである。It is a graph which shows the voltage endurance of the capacitor using the sintered compact of Example 33. 比較例6の焼結体を用いたコンデンサの耐電圧性を示すグラフである。7 is a graph showing the voltage resistance of a capacitor using the sintered body of Comparative Example 6.

Claims (53)

ニオブ層と窒化珪素とニオブの混合層とを有し、前記混合層が粉体粒子表面近傍に存在することを特徴とするコンデンサ用ニオブ粉。   A niobium powder for a capacitor having a niobium layer and a mixed layer of silicon nitride and niobium, wherein the mixed layer is present in the vicinity of the surface of the powder particles. 混合層の厚みが、8〜2000nmである請求項1に記載のコンデンサ用ニオブ粉。   The niobium powder for a capacitor according to claim 1, wherein the mixed layer has a thickness of 8 to 2000 nm. 窒化珪素の含有量が、50〜500000質量ppmである請求項1に記載のコンデンサ用ニオブ粉。   The niobium powder for a capacitor according to claim 1, wherein the content of silicon nitride is 50 to 500,000 mass ppm. 窒化珪素が、Siαβ(式中、α及びβは正の整数を表す。)で示される化合物である請求項1に記載のコンデンサ用ニオブ粉。 The niobium powder for a capacitor according to claim 1, wherein the silicon nitride is a compound represented by Si α N β (wherein α and β represent positive integers). 窒化珪素が、SiN、Si22、Si23及びSi34の中から選ばれる少なくとも1種である請求項4に記載のコンデンサ用ニオブ粉。 The niobium powder for a capacitor according to claim 4, wherein the silicon nitride is at least one selected from SiN, Si 2 N 2 , Si 2 N 3 and Si 3 N 4 . ニオブ層及び混合層中のニオブが、純ニオブ、ニオブ化合物、ニオブ合金及びこれらの水素化物から選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載のコンデンサ用ニオブ粉。   The niobium powder for a capacitor according to claim 1, wherein the niobium in the niobium layer and the mixed layer is at least one selected from pure niobium, a niobium compound, a niobium alloy, and a hydride thereof. ニオブ化合物が、水素化ニオブ、窒化ニオブ及び酸化ニオブから選ばれる少なくとも1種である請求項6に記載のコンデンサ用ニオブ粉。   The niobium powder for a capacitor according to claim 6, wherein the niobium compound is at least one selected from niobium hydride, niobium nitride, and niobium oxide. 平均粒子径が、0.05〜5μmである請求項1に記載のコンデンサ用ニオブ粉。   The niobium powder for a capacitor according to claim 1, wherein the average particle size is 0.05 to 5 µm. 比表面積が、0.5〜70m2/gである請求項1に記載のコンデンサ用ニオブ粉。 The niobium powder for a capacitor according to claim 1, wherein the specific surface area is 0.5 to 70 m 2 / g. ニオブ粉をエッチングする工程、窒化珪素をエッチング孔に含浸させる工程、及びエッチング孔を封止する工程を有することを特徴とするコンデンサ用ニオブ粉の製造方法。   A method for producing niobium powder for a capacitor, comprising: a step of etching niobium powder; a step of impregnating an etching hole with silicon nitride; and a step of sealing the etching hole. ニオブ粉が、平均粒径0.05〜5μmの一次粉、その凝集粉またはその造粒粉である請求項10に記載のコンデンサ用ニオブ粉の製造方法。   The method for producing a niobium powder for a capacitor according to claim 10, wherein the niobium powder is a primary powder having an average particle diameter of 0.05 to 5 μm, an agglomerated powder thereof or a granulated powder thereof. エッチング工程の後で含浸工程の前、含浸工程の後で封止工程の前、または封止工程の後に、窒素、酸素、リン、硫黄、セレン及びテルルからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素をドープする工程を含む請求項10に記載のコンデンサ用ニオブ粉の製造方法。   At least one element selected from the group consisting of nitrogen, oxygen, phosphorus, sulfur, selenium and tellurium after the etching step, before the impregnation step, after the impregnation step and before the sealing step, or after the sealing step The manufacturing method of the niobium powder for capacitors of Claim 10 including the process of dope. エッチング孔の封止工程が、平均粒径1〜200nmのニオブ、ニオブ化合物、ニオブ合金及びそれらの水素化物の存在下で行われる請求項10に記載のコンデンサ用ニオブ粉の製造方法。   The method for producing niobium powder for a capacitor according to claim 10, wherein the step of sealing the etching hole is performed in the presence of niobium, niobium compound, niobium alloy and hydride thereof having an average particle diameter of 1 to 200 nm. ニオブ粉が、ニオブ、ニオブ化合物、ニオブ合金及びこれらの水素化物から選ばれる少なくとも1種である請求項10に記載のコンデンサ用ニオブ粉の製造方法。   The method for producing niobium powder for a capacitor according to claim 10, wherein the niobium powder is at least one selected from niobium, a niobium compound, a niobium alloy, and a hydride thereof. ニオブ化合物が、窒素及び/または酸素を含むニオブ化合物である請求項14に記載のコンデンサ用ニオブ粉の製造方法。   The method for producing niobium powder for a capacitor according to claim 14, wherein the niobium compound is a niobium compound containing nitrogen and / or oxygen. エッチング工程で用いるエッチング剤が、酸またはアルカリである請求項10に記載のコンデンサ用ニオブ粉の製造方法。   The method for producing a niobium powder for a capacitor according to claim 10, wherein the etching agent used in the etching step is an acid or an alkali. エッチング剤が、フッ化水素酸またはフルオロ酢酸を含む酸溶液である請求項16に記載のコンデンサ用ニオブ粉の製造方法。   The method for producing a niobium powder for a capacitor according to claim 16, wherein the etching agent is an acid solution containing hydrofluoric acid or fluoroacetic acid. エッチング剤が、pH10以上のアルカリ溶液である請求項16に記載のコンデンサ用ニオブ粉の製造方法。   The method for producing a niobium powder for a capacitor according to claim 16, wherein the etching agent is an alkaline solution having a pH of 10 or more. 含浸させる窒化珪素が、平均粒径1〜200nmの粒子である請求項10に記載のコンデンサ用ニオブ粉の製造方法。   The method for producing a niobium powder for a capacitor according to claim 10, wherein the silicon nitride to be impregnated is a particle having an average particle diameter of 1 to 200 nm. 含浸工程で、超音波照射を行う請求項10に記載のコンデンサ用ニオブ粉の製造方法。   The method for producing a niobium powder for a capacitor according to claim 10, wherein ultrasonic irradiation is performed in the impregnation step. 請求項1〜9のいずれかに記載のコンデンサ用ニオブ粉を造粒してなるコンデンサ用ニオブ造粒粉。   A niobium granulated powder for a capacitor obtained by granulating the niobium powder for a capacitor according to any one of claims 1 to 9. ニオブ層と窒化珪素とニオブの混合層とを有し、前記混合層が外表面近傍及び孔内表面近傍に存在することを特徴とするコンデンサ用ニオブ造粒粉。   A niobium granulated powder for a capacitor, comprising a niobium layer, a mixed layer of silicon nitride and niobium, wherein the mixed layer is present in the vicinity of the outer surface and the inner surface of the hole. 混合層の厚みが、8〜2000nmである請求項22に記載のコンデンサ用ニオブ造粒粉。   The niobium granulated powder for a capacitor according to claim 22, wherein the mixed layer has a thickness of 8 to 2000 nm. 窒化珪素の含有量が、50〜500000質量ppmである請求項22に記載のコンデンサ用ニオブ造粒粉。   The niobium granulated powder for a capacitor according to claim 22, wherein the content of silicon nitride is 50 to 500,000 mass ppm. 平均粒子径が、5〜1000μmである請求項21または22に記載のコンデンサ用ニオブ造粒粉。   The niobium granulated powder for a capacitor according to claim 21 or 22, wherein the average particle diameter is 5 to 1000 µm. 比表面積が、0.5〜40m2/gである請求項項21または22に記載のコンデンサ用ニオブ造粒粉。 The niobium granulated powder for capacitors according to claim 21 or 22, wherein the specific surface area is 0.5 to 40 m 2 / g. 細孔直径分布のピークが0.01〜500μmの範囲内に一つ以上存在する請求項21または22に記載のコンデンサ用ニオブ造粒粉。   23. The niobium granulated powder for a capacitor according to claim 21 or 22, wherein one or more pore diameter distribution peaks are present in a range of 0.01 to 500 [mu] m. 細孔直径分布のピークが0.1〜0.9μmに少なくとも1つ、0.9〜3μmに少なくとも1つ存在する請求項25に記載のコンデンサ用ニオブ造粒粉。   26. The niobium granulated powder for a capacitor according to claim 25, wherein at least one peak of the pore diameter distribution is present at 0.1 to 0.9 [mu] m and at least one peak at 0.9 to 3 [mu] m. 請求項1〜9のいずれかに記載のコンデンサ用ニオブ粉を焼結してなるコンデンサ用ニオブ焼結体。   The niobium sintered compact for capacitors formed by sintering the niobium powder for capacitors according to any one of claims 1 to 9. 請求項21〜28のいずれかに記載のコンデンサ用ニオブ造粒粉を焼結してなるコンデンサ用ニオブ焼結体。   A niobium sintered body for a capacitor obtained by sintering the niobium granulated powder for a capacitor according to any one of claims 21 to 28. ニオブ層と窒化珪素とニオブの混合層とを有し、前記混合層が焼結体の外表面近傍及び孔内表面近傍に存在することを特徴とするコンデンサ用ニオブ焼結体。   A niobium sintered body for a capacitor, comprising a niobium layer, a mixed layer of silicon nitride and niobium, wherein the mixed layer is present in the vicinity of the outer surface and the inner surface of the hole. 混合層の厚みが、8〜2000nmである請求項31に記載のコンデンサ用ニオブ焼結体。   32. The niobium sintered body for capacitors according to claim 31, wherein the mixed layer has a thickness of 8 to 2000 nm. 窒化珪素の含有量が、50〜500000質量ppmである請求項31に記載のコンデンサ用ニオブ焼結体。   32. The niobium sintered body for a capacitor according to claim 31, wherein the content of silicon nitride is 50 to 500,000 mass ppm. 空孔率が55体積%以上である請求項29〜31のいずれかに記載のコンデンサ用ニオブ焼結体。   32. The niobium sintered body for a capacitor according to claim 29, wherein the porosity is 55% by volume or more. 比表面積が、0.006m2/mm3以上である請求項29〜31のいずれかに記載のコンデンサ用ニオブ焼結体。 The niobium sintered body for a capacitor according to any one of claims 29 to 31, wherein the specific surface area is 0.006 m 2 / mm 3 or more. 比表面積が、0.005〜0.06m2/mm3である請求項29〜31のいずれかに記載のコンデンサ用ニオブ焼結体。 32. The niobium sintered body for a capacitor according to claim 29, wherein the specific surface area is 0.005 to 0.06 m < 2 > / mm < 3 >. 細孔直径分布のピークが0.01〜100μmの範囲内に一つ以上存在する請求項29〜31のいずれかに記載のコンデンサ用ニオブ焼結体。   32. The niobium sintered body for a capacitor according to any one of claims 29 to 31, wherein one or more peaks of the pore diameter distribution exist within a range of 0.01 to 100 [mu] m. 細孔直径分布のピークが1.0μm未満に少なくとも1つ、1.0μm以上に少なくとも1つ存在する請求項37に記載のコンデンサ用ニオブ焼結体。   38. The niobium sintered body for a capacitor according to claim 37, wherein at least one peak of the pore diameter distribution is present at less than 1.0 μm and at least one is present at 1.0 μm or more. 直径1μm以上の細孔の容積が、全空孔容積の13体積%以上である請求項29〜31のいずれかに記載のコンデンサ用ニオブ焼結体。   32. The niobium sintered body for capacitors according to claim 29, wherein the volume of pores having a diameter of 1 [mu] m or more is 13% by volume or more of the total pore volume. 容量が40000〜400000μFV/gである請求項29〜31のいずれかに記載のコンデンサ用ニオブ焼結体。   The niobium sintered body for a capacitor according to any one of claims 29 to 31, having a capacity of 40000 to 400000 µFV / g. 請求項29〜40のいずれかに記載のコンデンサ用ニオブ焼結体を一方の電極とし、対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。   41. A capacitor comprising the niobium sintered body for a capacitor according to any one of claims 29 to 40 as one electrode, and a dielectric interposed between the counter electrode. 誘電体が、窒化珪素を含む酸化ニオブを主成分とする請求項41に記載のコンデンサ。   The capacitor according to claim 41, wherein the dielectric is mainly composed of niobium oxide containing silicon nitride. 誘電体が、3〜150Vでコンデンサ用ニオブ焼結体を化成することにより生成される絶縁酸化物層である請求項41または42に記載のコンデンサ。 The capacitor according to claim 41 or 42, wherein the dielectric is an insulating oxide layer formed by forming a niobium sintered body for a capacitor at 3 to 150V . 対電極の材料が、電解液、有機半導体及び無機半導体からなる群より選ばれる少なくとも1種の材料である請求項41〜43のいずれかに記載のコンデンサ。 44. The capacitor according to claim 41 , wherein the counter electrode material is at least one material selected from the group consisting of an electrolytic solution, an organic semiconductor, and an inorganic semiconductor. 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導電性高分子からなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項44に記載のコンデンサ。   The organic semiconductor is selected from the group consisting of an organic semiconductor composed of benzopyrroline tetramer and chloranil, an organic semiconductor composed mainly of tetrathiotetracene, an organic semiconductor composed mainly of tetracyanoquinodimethane, and a conductive polymer. 45. The capacitor of claim 44, wherein the capacitor is at least one. 導電性高分子が、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン及びこれらの置換誘導体から選ばれる少なくとも1種である請求項45に記載のコンデンサ。   46. The capacitor according to claim 45, wherein the conductive polymer is at least one selected from polypyrrole, polythiophene, polyaniline, and substituted derivatives thereof. 導電性高分子が、下記一般式(1)または一般式(2)
Figure 0004360680
(式中、R1〜R4はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜10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、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る一価基を表わし、
1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く、
前記環状の結合鎖は、その任意の位置にカルボニル、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、イミノの結合を含んでもよく、
Xは酸素、硫黄または窒素原子を表し、R5はXが窒素原子の時のみ存在して、水素原子または炭素数1〜10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を表す。)
で示される繰り返し単位を含む重合体に、ドーパントをドープした導電性高分子である請求項45に記載のコンデンサ。
The conductive polymer is represented by the following general formula (1) or general formula (2).
Figure 0004360680
Wherein R 1 to R 4 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group or an alkyl ester group, a halogen atom, a nitro group, A monovalent group selected from the group consisting of a group, a cyano group, a primary, secondary or tertiary amino group, a CF 3 group, a phenyl group and a substituted phenyl group;
The hydrocarbon chains of R 1 and R 2 and R 3 and R 4 are bonded to each other at any position, and at least one or more 3- to 7-membered saturated or unsaturated groups with carbon atoms substituted by such groups. It may form a divalent chain that forms a cyclic structure of a saturated hydrocarbon,
The cyclic bond chain may include a bond of carbonyl, ether, ester, amide, sulfide, sulfinyl, sulfonyl, imino at any position thereof,
X represents an oxygen, sulfur or nitrogen atom, R 5 is present only when X is a nitrogen atom, and represents a hydrogen atom or a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. . )
46. The capacitor according to claim 45, which is a conductive polymer obtained by doping a polymer containing a repeating unit represented by the following formula:
導電性高分子が、下記一般式(3)
Figure 0004360680
(式中、R6及びR7は、各々独立して水素原子、炭素数1〜6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し、
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重合体に、ドーパントをドープした導電性高分子である請求項47に記載のコンデンサ。
The conductive polymer is represented by the following general formula (3)
Figure 0004360680
(Wherein R 6 and R 7 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or the alkyl group is bonded to each other at an arbitrary position. And represents a substituent that forms a cyclic structure of at least one 5- to 7-membered saturated hydrocarbon containing two oxygen elements,
The cyclic structure includes those having a vinylene bond which may be substituted and those having a phenylene structure which may be substituted. )
48. The capacitor according to claim 47, which is a conductive polymer obtained by doping a polymer containing a repeating unit represented by formula (I) with a dopant.
導電性高分子が、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)にドーパントをドープした導電性高分子である請求項48に記載のコンデンサ。   The capacitor according to claim 48, wherein the conductive polymer is a conductive polymer in which a dopant is doped into poly (3,4-ethylenedioxythiophene). 対電極の材料が、層状構造を少なくとも一部に有する請求項41〜49のいずれかに記載のコンデンサ。 50. The capacitor according to claim 41 , wherein the counter electrode material has a layered structure at least in part. 対電極の材料が、有機スルホン酸アニオンをドーパントとして含む請求項41〜50のいずれかに記載のコンデンサ。 The capacitor according to claim 41 , wherein the counter electrode material contains an organic sulfonate anion as a dopant. 請求項41〜51のいずれかに記載のコンデンサを使用した電子回路。   The electronic circuit using the capacitor | condenser in any one of Claims 41-51. 請求項41〜51のいずれかに記載のコンデンサを使用した電子機器。   The electronic device using the capacitor | condenser in any one of Claims 41-51.
JP2004324458A 2003-11-10 2004-11-09 Niobium powder for capacitors, sintered niobium and capacitors Expired - Fee Related JP4360680B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004324458A JP4360680B2 (en) 2003-11-10 2004-11-09 Niobium powder for capacitors, sintered niobium and capacitors

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003380066 2003-11-10
JP2004324458A JP4360680B2 (en) 2003-11-10 2004-11-09 Niobium powder for capacitors, sintered niobium and capacitors

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009091511A Division JP4712883B2 (en) 2003-11-10 2009-04-03 Niobium powder for capacitors, sintered niobium and capacitors

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005167223A JP2005167223A (en) 2005-06-23
JP4360680B2 true JP4360680B2 (en) 2009-11-11

Family

ID=34741592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004324458A Expired - Fee Related JP4360680B2 (en) 2003-11-10 2004-11-09 Niobium powder for capacitors, sintered niobium and capacitors

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4360680B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4818006B2 (en) * 2005-07-28 2011-11-16 三洋電機株式会社 Solid electrolytic capacitor element, manufacturing method thereof and solid electrolytic capacitor
US7177141B1 (en) * 2005-07-28 2007-02-13 Sanyo Electric Co., Ltd. Solid electrolytic capacitor element, manufacturing method therefor, and solid electrolytic capacitor
JP2007073570A (en) * 2005-09-05 2007-03-22 Rohm Co Ltd Porous sintered body, solid electrolytic capacitor using the same and their manufacturing method
KR100722973B1 (en) * 2005-11-04 2007-05-30 삼화전기주식회사 Method of producing a solid electrolytic capacitor by using a conductive polymer electrolytic composition
JP4518019B2 (en) * 2005-12-26 2010-08-04 住友金属鉱山株式会社 Porous metal foil and method for producing the same
JP2008042009A (en) * 2006-08-08 2008-02-21 Nichicon Corp Method of manufacturing solid-state electrolytic capacitor
JP6079636B2 (en) * 2011-12-01 2017-02-15 日本ケミコン株式会社 Solid electrolytic capacitor and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005167223A (en) 2005-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4712883B2 (en) Niobium powder for capacitors, sintered niobium and capacitors
JP5014402B2 (en) Granulated powder, sintered body for solid electrolytic capacitor anode and solid electrolytic capacitor
AU2002307722B2 (en) Niobium powder, niobium sintered body and capacitor using the sintered body
US7986508B2 (en) Niobium monoxide powder, niobium monoxide sintered body and capacitor using the sintered body
AU2007200912B2 (en) Niobium powder, sintered body and capacitor using the body
US20030104923A1 (en) Niobium oxide powder, niobium oxide sintered body and capacitor using the sintered body
JP4010868B2 (en) Niobium powder, niobium sintered body, and capacitor using niobium sintered body
JP2009033182A (en) Method of manufacturing capacitor
JP4727160B2 (en) Valve action metal sintered body, manufacturing method thereof and solid electrolytic capacitor
JP4360680B2 (en) Niobium powder for capacitors, sintered niobium and capacitors
JP4683512B2 (en) Capacitor powder, sintered body using the same, and capacitor using the same
JP4367827B2 (en) Niobium alloy, sintered body thereof, and capacitor using the same
JP4371323B2 (en) Niobium powder, niobium sintered body, and capacitor using niobium sintered body
AU2008200187A1 (en) Niobium powder, niobium sintered body and capacitor using the sintered body

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060630

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20070705

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090203

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090403

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090810

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090810

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4360680

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120821

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120821

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150821

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees