JP4367827B2 - Niobium alloy, sintered body thereof, and capacitor using the same - Google Patents

Niobium alloy, sintered body thereof, and capacitor using the same Download PDF

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンデンサに関し、特に単位質量あたりの容量が大きく、高温特性及び耐熱特性の良好なコンデンサを製造することができるコンデンサ用ニオブ合金、ニオブ合金焼結体、及び該焼結体を用いたコンデンサに関する。
【0002】
【従来の技術】
携帯電話やパーソナルコンピュータ等の電子機器に使用されるコンデンサは、小型で大容量のものが望まれている。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は容量が大きく、しかも性能が良好なため、好んで使用されている。このタンタルコンデンサの陽極体として、一般的にタンタル粉の焼結体が使用されている。これらタンタルコンデンサの容量を上げるためには、焼結体質量を増大させるか、または、タンタル粉を微粉化して表面積を増加させた焼結体を用いる必要がある。
【0003】
焼結体質量を増加させる方法では、コンデンサの形状が必然的に増大して小型化の要求を満たさない。一方、タンタル粉を微粉化して比表面積を増加させる方法では、タンタル焼結体の細孔径が小さくなり、また焼結段階で閉鎖孔が多くなり、後工程における陰極剤の含浸が困難になる。これらの欠点を解決する研究の1つとして、タンタルより誘電率の大きい材料粉末の焼結体を用いたコンデンサが考えられる。これらの誘電率の大きい材料としてニオブやチタンがある。
【0004】
特開昭55-157226号公報(特許文献1参照)には、凝集粉から粒径2.0μm、あるいはそれ以下のニオブ微粉末を加圧成形して焼結し、その成形焼結体を細かく裁断して、これにリード部を接合した後再び焼結するコンデンサ用焼結素子の製造方法が開示されている。しかしながら、該公報にはコンデンサ特性についての詳細は示されてない。
【0005】
米国特許第4,084,965号公報(特許文献2参照)には、ニオブインゴットを水素化して微砕し、5.1μmのニオブ粉末を得、これを焼結して用いたコンデンサが開示されている。しかしながら、開示されているコンデンサは、漏れ電流(以下、LCと略記することがある。)値が大きく実用性に乏しい。
【0006】
米国特許第5,242,481号公報(特許文献3参照)には、金属マグネシウムなどの還元剤を用いて、ニオブ粉、タンタル粉、及びニオブとタンタルの合金の酸素含有量を300ppm以下にする製造方法が開示されている。しかしながら、該公報にはこれらの粉を用いたコンデンサに関する記載はない。
【0007】
米国特許第6,171,363号公報(特許文献4参照)には、タンタル、ニオブ、チタン、モリブデン、タングステン、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウム酸化物を、気化させたマグネシウム、カルシウムなどの還元剤を用いて還元することにより、タンタル、ニオブ、チタン、モリブデン、タングステン、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウムの金属あるいはそれらの合金の製造方法が開示されている。タンタルに代わるコンデンサ材料としてニオブ−タンタル合金、ニオブ−チタン合金、タンタル−チタン合金が記載されている。しかしながら、実施例は、タンタルあるいはニオブばかりであり、ニオブ合金の例示はなく、コンデンサの性能の記載もない。
【0008】
国際公開第00/67936号パンフレット(特許文献5参照)には、タンタル、ニオブ、チタン、モリブデン、タングステン、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウム酸化物を気化させたマグネシウム、カルシウムなどの還元剤を用いて還元することによる、タンタル、ニオブ、チタン、モリブデン、タングステン、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウムの金属あるいはそれらの合金の製造方法が開示されている。この中に、ニオブ−タンタル合金の例示が記載されている。15原子%のタンタルを含有するニオブ−タンタル合金は、単位電圧あたりの誘電膜の厚さがニオブ単体より薄くなることにより容量が大きくなることが示されている。しかしながら、実施例は、タンタルあるいはニオブばかりであり、ニオブ合金の例示はなく、コンデンサの性能の記載もない。
【0009】
特開平10-242004号公報(特許文献6参照)には、ニオブ粉の一部を窒化すること等により、LC値を改善することが開示されている。しかしながら、粒径の細かなニオブ粉を用いて、ニオブ焼結体から高容量なコンデンサを作製した場合、LC値が特異的に大きなコンデンサが出現する場合があった。
【0010】
特開平11-329902号公報(特許文献7参照)には、部品実装時のリフロー工程の前後で、静電容量の変化の少ないニオブ固体コンデンサが開示されている。しかしながら、開示されたコンデンサの容量は2μFと小容量のものであり、容量に関して後述する高温特性や、LCに関して耐熱性及び不良品/良品の出現頻度についての開示はない。
【0011】
これら従来のニオブコンデンサは、容量、高温特性及び耐熱特性のすべてを十分満足するものはなく、実用に供されていないか、実用に供されてもきわめて限定的な用途にとどまっている。
【0012】
室温時の初期容量C0と、コンデンサを105℃雰囲気中で電圧を印加した状態で2000時間放置した後、室温に戻したときの容量Cとの比、(C−C0)/C0を高温特性と定義すると、焼結体を電解酸化した後、対電極を組み合わせてコンデンサを製造した時、タンタル焼結体を使用したタンタルコンデンサでは、高温特性は通常±20%以内に収まるのに対して従来のニオブ焼結体を使用したニオブコンデンサでは、±20%以内に入らないものが出現する場合があった。
【0013】
耐熱特性の尺度を、作製したコンデンサ50個をリフロー炉で、あらかじめ用意した基板に接続した後に測定された漏れ電流値(LC値)が、0.05CV値(容量と定格電圧との積)以下になる個数で表現し、リフロー炉に前記基板を投入したときの、コンデンサ外部端子部での温度を、リフロー炉投入一回当たり230℃30秒に維持し、前記基板の投入回数を3回とすると、焼結体を電解酸化した後、対電極を組み合わせてコンデンサを製造した時、タンタル粉末を使用した焼結体の耐熱特性では、0.05CV値以上になるコンデンサの個数は通常0/50個であるのに対して、従来のニオブ粉末を使用した焼結体では、0.05CV値以上になるものが出現する場合があった。
【0014】
ニオブ焼結体は、タンタル焼結体に比較して誘電体酸化皮膜の安定性に劣る。高温では、その差が顕著である。この理由は多数考えられるが、その一つとして、誘電体酸化皮膜の組成とニオブ焼結体電極の組成が異なるために、高温での熱ひずみによって、誘電体酸化皮膜の劣化が加速されることが想定される。
【0015】
この様にニオブ焼結体を用いたコンデンサは、室温での信頼性を低く見積もらざるを得ず、その結果耐用年数不良と判断されることがあり、限定的に実用化されているに過ぎなかった。
【0016】
【特許文献1】
特開昭55-157226号公報
【特許文献2】
米国特許第4,084,965号公報
【特許文献3】
米国特許第5,242,481号公報
【特許文献4】
米国特許第6,171,363号公報
【特許文献5】
国際公開第00/67936号パンフレット
【特許文献6】
特開平10-242004号公報
【特許文献7】
特開平11-329902号公報
【0017】
【発明が解決するための手段】
従って、本発明の課題は、高容量で、漏れ電流値が小さく、高温特性及び耐熱特性の良好なニオブコンデンサ、それを与える焼結体、ニオブ合金及びニオブ組成物を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは前記課題に鑑み鋭意検討した結果、周期律表の2族乃至16族からなる群から選ばれる元素の少なくとも1種の元素を合金成分として含有し、さらに一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金、ニオブ合金焼結体を用いることにより上記課題は解決できることを見出した。
【0019】
前述した高温での熱ひずみによる誘電体酸化皮膜の劣化を改善するために、ニオブに周期律表の2族乃至16族からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を合金成分として含有させ、ニオブを合金化することにより、ある程度熱によるひずみを緩和することができるが、未だ充分ではない。周期律表の2族乃至16族からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を合金成分として含有するニオブ合金にさらに一窒化二ニオブ結晶を含有させることにより、たとえば、先に想定したような高温での熱ひずみがより緩和され、その結果、これらのニオブ合金、ニオブ合金焼結体を用いたコンデンサの高温特性及び耐熱特性の両方が大幅に改善されるものと推定される。
【0020】
これら、ニオブ合金焼結体を一方の電極とし、対電極と、両電極との間に介在した誘電体とから構成されたコンデンサを製造することにより上記課題が解決され、高容量で高温特性及び耐熱特性の良好なコンデンサを製造することができる。
【0021】
すなわち、本発明は、以下のニオブ合金、ニオブ組成物紛、それを用いた焼結体、それを用いたコンデンサ及びその製造方法に関する。
1.周期律表の2族乃至16族からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を合金成分として含むニオブ合金であって、一窒化二ニオブ結晶を含有することを特徴とするコンデンサ用ニオブ合金。
2.合金成分が周期律表の3族乃至16族からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素である前項1に記載のコンデンサ用ニオブ合金。
3.合金成分が、0.01〜10原子%含まれる前項1に記載のコンデンサ用ニオブ合金。
4.一窒化二ニオブ結晶が、0.1〜70質量%含まれる前項1乃至3のいずれか1項に記載のコンデンサ用ニオブ合金。
【0022】
5.ニオブ合金が平均粒径が0.05〜5μmの粉体である前項1乃至4のいずれか1項に記載のコンデンサ用ニオブ合金。
6.ニオブ合金が、0.5〜40m2/gのBET比表面積を持つ前項1乃至5のいずれか1項に記載のコンデンサ用ニオブ合金。
7.ニオブ合金が、合金成分及び一窒化二ニオブ結晶の他にさらにホウ素、窒素、炭素および硫黄の元素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を含む前項1乃至6のいずれか1項に記載のコンデンサ用ニオブ合金。
8.周期律表の2族乃至16族からなる群より選ばれる少なくとも1種のニオブ合金の合金成分となる元素またはその化合物、ニオブまたはニオブ化合物、及び一窒化二ニオブ結晶を含むコンデンサ用ニオブ組成物粉。
【0023】
9.合金成分が周期律表の3族乃至16族からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素である前項8に記載のコンデンサ用ニオブ組成物粉。
10.前項1乃至7のいずれか1項に記載のニオブ合金の粉体を造粒して得られるコンデンサ用ニオブ造粒物。
11.前項8または9に記載のニオブ組成物粉を造粒して得られるコンデンサ用ニオブ造粒物。
12.ニオブ造粒物の平均粒径が10〜500μmである前項10または11に記載のコンデンサ用ニオブ造粒物。
【0024】
13.前項1乃至7のいずれか1項に記載のニオブ合金を焼結して得られる焼結体。
14.前項8または9に記載のニオブ組成物粉を焼結して得られる焼結体。
15.前項10乃至12のいずれか1項に記載のニオブ造粒物を焼結して得られる焼結体。
16.前項13乃至15のいずれか1項に記載の焼結体を一方の電極とし、その焼結体表面上に形成された誘電体と、前記誘電体上に設けられた対電極とから構成されたコンデンサ。
【0025】
17.ニオブを含む粉体を焼結してニオブ合金の焼結体を得、この焼結体を一方の電極とし、その焼結体表面上に誘電体を形成し、前記誘電体上に対電極を設けるコンデンサの製造法であって、一窒化二ニオブ結晶を焼結体に含有させる工程を含むことを特徴とするコンデンサの製造方法。
18.一窒化二ニオブ結晶を焼結体に含有させる工程が、ニオブを含む粉体に、一窒化二ニオブ結晶及び/またはその水素化物を混合することにより行なわれる前項17に記載のコンデンサの製造方法。
19.一窒化二ニオブ結晶を焼結体に含有させる工程が、ニオブを含む粉体を窒化し、窒化したニオブより一窒化二ニオブ結晶を生成させることにより行なわれる前項17に記載のコンデンサの製造方法。
20.一窒化二ニオブ結晶を焼結体に含有させる工程が、ニオブ合金の焼結体を窒化し、窒化したニオブより一窒化二ニオブ結晶を生成させることにより行なわれる前項17に記載のコンデンサの製造方法。
【0026】
21.一窒化二ニオブ結晶の生成が、不活性ガス雰囲気下、102〜106Pa、800℃〜1500℃に1分〜100時間曝すことにより行われる前項19または20に記載のコンデンサの製造方法。
22.ニオブを含む粉体が、ニオブ合金及び/またはその水素化物である前項17乃至19のいずれか1項に記載のコンデンサの製造方法。
23.ニオブを含む粉体が、ニオブ及び/またはその水素化物と、周期律表の2族乃至16族からなる群から選ばれる少なくとも1種のニオブ合金の合金成分となる元素とを含む前項17乃至19のいずれか1項に記載のコンデンサの製造方法。
【0027】
24.合金成分が周期律表の3族乃至16族からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素である前項23に記載のコンデンサの製造方法。
25.前項16に記載のコンデンサを使用した電子回路。
26.前項16に記載のコンデンサを使用した電子機器。
【0028】
【発明の実施の形態】
本発明におけるニオブ合金、ニオブ組成物紛、それを用いた焼結体、及びそれを用いたコンデンサを得るための一形態を説明する。
【0029】
本発明では、高温特性及び耐熱特性の両方のコンデンサ特性を満足し得る原料として、周期律表の2族乃至16族、好ましくは3族乃至16族からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を合金成分として含有するニオブ合金に、さらに一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金を使用することができる。なお、本発明で用いる合金とは、前記合金成分との固溶体を含むものである。一窒化二ニオブ結晶の含有量は、0.1〜70質量%とすることが好ましい。また、該ニオブ合金にさらにホウ素、窒素、炭素及び硫黄の元素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を含ませる処理を行っても良い。
【0030】
本発明のニオブ合金に合金成分(ニオブを除く。)として含有される周期律表の2乃至16族からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素の総含有量は、ニオブ合金中に10原子%以下、好ましくは、0.01〜10原子%、さらに好ましくは0.01〜7原子%がよい。前記元素の総含有量が0.01原子%より低いと、一窒化二ニオブ結晶を含有させても、後述の電解酸化において形成する電解酸化皮膜(誘電体皮膜)の高温での熱に対するひずみを抑制する効果が得られにくく、結果として、高温特性及び耐熱特性の両方を満足できない。また、前記元素の総含有量が10原子%を越えると、ニオブ合金中のニオブ自身の含有量が減少し、結果的にコンデンサとしての容量が低下する。したがって、原料である周期律表の2乃至16族からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を合金成分として含有するニオブ合金の、前記合金成分元素の総含有量は、0.01〜10原子%が好ましい。また、漏れ電流値をより小さくするためには、前記元素含有量をニオブ合金中7原子%以下、さらには0.1〜7原子%が特に好ましい。
【0031】
本発明の周期律表の2乃至16族からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を合金成分として含有するニオブ合金に一窒化二ニオブ結晶を含有させたニオブ合金の粉体の平均粒径は、粉体の比表面積を大きくすることにより高容量を実現するため、5μm以下、好ましくは0.05〜4μmがよい。
【0032】
本発明者らが一例として作成したジルコニウムと一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金粉(粉砕法で製造したもの)の平均粒径(D50;μm)と比表面積(S;m2/g)を表1に示す。
【0033】
【表1】

Figure 0004367827
【0034】
表1に示した平均粒径(D50;μm)は、粒度分布測定器(マイクロトラック社製、商品名「マイクロトラック」)を用いて測定した値であり(D50値とは、累積質量%が50質量%に相当する粒径値を表す。)、比表面積はBET法で測定した値である。
【0035】
前記ニオブ合金粉の平均粒径が5μmを越えると大きなコンデンサ容量を達成できない。また、平均粒径を0.05μm未満にすると、該粉体から焼結体を作製した場合、細孔径が小さく、また閉鎖孔が多くなり、後述する陰極剤の含浸が難しくなる傾向にある。そのため、結果としてコンデンサ容量を大きくすることが難しく、コンデンサ用のニオブ合金焼結体として余り適さない。
【0036】
以上の点から、本発明においては、好ましくはニオブ合金粉として0.05〜5μmの平均粒径のものを使用することで大きなコンデンサ容量を達成することができる。
【0037】
本発明のニオブ合金は、少なくとも0.5m2/gのBET比表面積を有する粉体が好ましく、さらに少なくとも1m2/gのBET比表面積を有する粉体が好ましく、さらにまた、少なくとも2m2/gのBET比表面積を有する粉体が好ましい。また、本発明のニオブ粉は、0.5〜40m2/gのBET比表面積を有する粉体が好ましく、さらに1〜20m2/gのBET比表面積を有する粉体が特に好ましい。
焼結体を作成するために用いられるジルコニウム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金粉は、前述したように0.5〜4μmの平均粒径が特に好ましい。
【0038】
以下、主としてジルコニウム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金、またはネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金を例に挙げて本発明を説明するが、本発明はこれに限定されず、以下の内容は、周期律表の2族乃至16族からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を合金成分として含有するニオブ合金に、さらに一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金の場合にも適用される。
【0039】
前述の平均粒径を有するジルコニウム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金粉は、たとえばジルコニウム−ニオブ合金インゴット、ペレット、粉などの水素化物の粉砕によって得られたジルコニウムを含有するニオブ水素化合金や、この水素化合金を脱水素化したジルコニウムを含有するニオブ合金粉に、平均粒径が0.05μm〜5μmの一窒化二ニオブ結晶及び/または一窒化二ニオブ結晶の水素化物を混合することによって得られる。この混合は、室温以下の温度で不活性ガス(Ar、He、窒素など)雰囲気下、粉体同士を混合しても良いし、水、メタノール、ジクロロエタン、トルエンなどの適当な溶媒を用いて混合しても良い。適当な溶媒を用いた場合、減圧下、50℃以下の温度で溶媒を留去することが望ましい。得られた混合粉を用いて焼結体を作成しても良いし、この混合粉を還元雰囲気下(例えば、Ar、He、H2などの雰囲気下)、10-3〜106Pa(パスカル)の圧力で200℃〜1500℃の温度に1分から100時間曝して、必要とあれば解砕などの工程を用いて作成したこの混合粉を用いて焼結体を作成しても良い。
【0040】
また、ジルコニウム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金の他の製造方法としては、たとえば、ジルコニウム−ニオブ合金インゴット、ペレット、粉などの水素化物の粉砕によって得られた、平均粒径が0.5〜5μmのジルコニウムを含有するニオブ水素化合金粉や、この水素化合金を脱水素化したジルコニウムを含有するニオブ合金粉を窒素雰囲気下、102〜106Paの圧力で、200℃〜750℃の温度、好ましくは300℃〜600℃の温度に1分〜100時間曝すことで窒素化した後、更にAr、Heなどの不活性ガス雰囲気下、102〜106Paの圧力で、800℃〜1500℃の温度、好ましくは850℃〜1100℃の温度に1分〜100時間曝すことで窒化したニオブを一窒化二ニオブ結晶に変化させることにより、ジルコニウム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金を製造しても良い。この方法は、ニオブ合金の替わりに焼結後の焼結体に適用してもよい。
【0041】
更に、他の製造方法として、ニオブインゴット、ペレット状の水素化物の粉砕による方法、及びこの水素化ニオブ粉を脱水素する方法、あるいはフッ化ニオブ酸カリウムのナトリウム還元物の粉砕による方法、あるいは酸化ニオブの水素、炭素、マグネシウム、アルミニウム、セリウム、ランタン、ミッシュメタル等の少なくとも1種を使用して還元した還元物の粉砕などの方法によって製造されたニオブ粉または水素化ニオブ粉を用いて、窒素雰囲気下、102〜106Paの圧力で、200℃〜750℃の温度、好ましくは300℃〜600℃の温度に1分〜100時間曝すことで窒素化した後、更にAr、Heなどの不活性ガス雰囲気下、102〜106Paの圧力で、800℃〜1500℃の温度、好ましくは850℃〜1100℃の温度に1分〜100時間曝すことで窒化したニオブを一窒化二ニオブ結晶に変化させ、必要とあれば解砕などの工程を用いて一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ粉を得たのち、ネオジムの粉体、ネオジムの水素化物、酸化物、硫化物、ホウ化物、炭化物、硫酸塩、ハロゲン化塩、硝酸塩、有機酸塩、錯塩などを混合しても良い。
【0042】
このようにして得たネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金に平均粒径が0.05μm〜5μmのネオジム含有ニオブ粉及び/またはニオブ粉を混合して、一窒化二ニオブ結晶の含有量及び/またはネオジムの含有量を調整しても良いし、更に平均粒径が0.05μm〜5μmの一窒化二ニオブ結晶を混合してネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金粉中の一窒化二ニオブ結晶の含有量を調整しても良い。
【0043】
本発明のコンデンサ用ネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金粉は、前述したネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金粉を適当な形状に造粒した後、使用してもよいし、造粒後に未造粒のニオブ粉を適量混合して使用してもよい。
【0044】
[造粒物]
造粒の方法として、例えば、未造粒のネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金粉を高減圧下に放置し適当な温度に加熱した後解砕する方法、樟脳、ポリアクリル酸、ポリメチルアクリル酸エステル、ポリビニルアルコールなどの適当なバインダーとアセトン、アルコール類、酢酸エステル類、水などの溶媒と未造粒、あるいは造粒したネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金を混合した後解砕する方法、樟脳、ポリアクリル酸、ポリメチルアクリル酸エステル、ポリビニルアルコールなどの適当なバインダーとアセトン、アルコール類、酢酸エステル類、水などの溶媒と未造粒、あるいは造粒したネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金粉を混合したのち高減圧下焼結し、添加したバインダーと溶媒を蒸発、昇華または熱分解し気体にすることにより除去したのち焼結したネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金塊を解砕する方法、酸化バリウム、酸化マグネシウムなどとアセトン、アルコール類、酢酸エステル類、水などの溶媒と未造粒、あるいは造粒したネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金粉を混合したのち高減圧下焼結し、解砕した後、硝酸、塩酸などの酸溶液やキレート剤を含む溶液で酸化バリウム、酸化マグネシウムなどを溶解することにより除去する方法等が挙げられる。
【0045】
このようにして造粒したネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金は、焼結体を製造する際の加圧成形性を向上させる。この場合、造粒粉の平均粒径は、10〜500μmが好ましい。造粒粉の平均粒径が10μm以下では部分的にブロッキングを起こし、金型への流動性が悪くなる。500μm以上では加圧成形後の成形体が欠けやすい。さらに、加圧成形体を焼結した後、コンデンサを製造する際の陰極剤の含浸がしやすいことから、造粒粉の平均粒径は、30μm〜250μmが特に好ましい。このように造粒したネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金粉は、安息角が60度以下で極めて流れやすい。また表面が一部酸化され、その酸素含有量は、3000ppm〜100000ppmであり、装置や使用する原料などから混入する不純物としてのFe、Cr、Ni、Ba、Mg、Si、Al、炭素などの量は数100ppm以下であった。
【0046】
本発明のコンデンサ用ネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金焼結体は、前述したネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金粉あるいは造粒したネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金造粒粉を焼結して製造する。焼結体の製造方法は特に限定されるものではないが、例えば、ネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金粉を所定の形状に加圧成形した後に10-5〜102Paで数分〜数十時間、500℃〜2000℃、好ましくは900℃〜1500℃、さらに好ましくは900℃〜1300℃の範囲で加熱して得られる。
【0047】
このようにして得られたネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金粉、造粒粉、焼結体の漏れ電流値をさらに改善するために、ネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金粉、造粒粉、焼結体の一部を窒化、ホウ化、炭化、硫化、または複数のこれらによる処理をしてもよい。得られたネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金の窒化物、ネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金のホウ化物、ネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金の炭化物、ネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金の硫化物、はいずれを含有してもよく、また、これらの2種以上の組み合わせであってもよい。
【0048】
その結合量、すなわち、窒素、ホウ素、炭素、硫黄の含有量の総和は、ネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金の形状にもよって変わるが、0ppmより多く200000ppm以下、好ましくは50ppm〜100000ppm、さらに好ましくは、200ppm〜20000ppmである。200000ppmを越えると容量特性が悪化し、コンデンサとして適さない。
【0049】
ネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金粉、造粒粉、焼結体の窒化方法は、液体窒化、イオン窒化、ガス窒化などのうち、何れかあるいは、それらの組み合わせた方法で実施することができる。窒素ガス雰囲気によるガス窒化は、装置が簡便で操作が容易なため好ましい。例えば、窒素ガス雰囲気によるガス窒化の方法は、前記ネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金粉、造粒粉、焼結体を窒素雰囲気中に放置することにより達成される。窒化する雰囲気の温度は、2000℃以下、放置時間は100時間以内で目的とする窒化量のネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金粉、造粒粉、焼結体が得られる。また、より高温で処理することにより処理時間を短縮できる。
【0050】
ネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金粉、造粒粉、焼結体のホウ化方法は、ガスホウ化、固相ホウ化いずれであってもよい。例えば、ネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金粉、造粒粉、焼結体をホウ素ペレットやトリフルオロホウ素などのハロゲン化ホウ素のホウ素源と共に、減圧下、2000℃以下で1分〜100時間程度、放置しておけばよい。
【0051】
ネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金粉、造粒粉、焼結体の炭化は、ガス炭化、固相炭化、液体炭化いずれであってもよい。例えば、ネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金粉、造粒粉、焼結体を炭素材やメタンなどの炭素を有する有機物などの炭素源とともに、減圧下、2000℃以下で1分〜100時間程度放置しておけばよい。
【0052】
ネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金粉、造粒粉、焼結体の硫化方法は、ガス硫化、イオン硫化、固相硫化いずれであってもよい。例えば、硫黄ガス雰囲気によるガス硫化の方法は、前記ネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金粉、造粒粉、焼結体を硫黄雰囲気中に放置することにより達成される。硫化する雰囲気の温度は、2000℃以下、放置時間は100時間以内で目的とする硫化量のニオブ粉、造粒粉、焼結体が得られる。また、より高温で処理することにより処理時間を短縮できる。
【0053】
次に、コンデンサ素子の製造について説明する。
例えば、ニオブまたはタンタルなどの弁作用金属からなる、適当な形状及び長さを有するリードワイヤーを用意し、これを前述したニオブ粉の加圧成形時にリードワイヤーの一部が成形体の内部に挿入させるように一体成形して、リードワイヤーを前記焼結体の引き出しリードとなるように組み立て設計する。
【0054】
前述した焼結体を一方の電極とし、対電極の間に介在した誘電体とからコンデンサを製造することができる。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挙げられる。酸化ニオブを主体とする誘電体は、例えば、一方の電極であるネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金焼結体を電解液中で化成することによって得られる。ネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金電極を電解液中で化成するには、通常プロトン酸水溶液、例えば、0.1%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。ネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金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ネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金電極が陽極となる。
【0055】
本発明のコンデンサにおいて、ニオブ焼結体の対電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る少なくとも1種の材料(化合物)が使用できる。電解液の具体例としては、イソブチルトリプロピルアンモニウムボロテトラフルオライド電解質を5質量%溶解したジメチルホルムアミドとエチレングリコールの混合溶液、テトラエチルアンモニウムボロテトラフルオライドを7質量%溶解したプロピレンカーボネートとエチレングリコールの混合溶液などが挙げられる。有機半導体の具体例としては、ベンゾピロリン4量体とクロラニルからなる有機半導体、テトラチオテトラセンを主成分とする有機半導体、テトラシアノキノジメタンを主成分とする有機半導体、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。
【0056】
【化1】
Figure 0004367827
【0057】
式中、R1〜R4はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1乃至10の直鎖上もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、アルコキシ基あるいはアルキルエステル基、またはハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、1級、2級もしくは3級アミノ基、CF3基、フェニル基及び置換フェニル基からなる群から選ばれる一価基を表わす。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乃至10の直鎖上もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基を表す。
【0058】
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乃至6の直鎖上もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基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。
【0059】
さらに、本発明においては、前記一般式(1)で表される繰り返し単位を含む導電性高分子は、好ましくは下記一般式(3)で示される構造単位を繰り返し単位として含む導電性高分子が挙げられる。
【0060】
【化2】
Figure 0004367827
【0061】
式中、R6及びR7は、各々独立して水素原子、炭素数1乃至6の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、または該アルキル基が互いに任意の位置で結合して、2つの酸素元素を含む少なくとも1つ以上の5〜7員環の飽和炭化水素の環状構造を形成する置換基を表わす。また、前記環状構造には置換されていてもよいビニレン結合を有するもの、置換されていてもよいフェニレン構造のものが含まれる。
【0062】
このような化学構造を含む導電性高分子は、荷電されており、ドーパントがドープされる。ドーパントには公知のドーパントが制限なく使用できる。
無機半導体の具体例としては、二酸化鉛または二酸化マンガンを主成分とする無機半導体、四三酸化鉄からなる無機半導体などが挙げられる。このような半導体は単独でも、または2種以上組み合わせて使用してもよい。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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動度を向上させ得る酸化剤であればよく、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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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。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。
【0072】
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5B族元素のハロゲン化物アニオン、BF4 -の如き3B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乃至5(C1〜5と略する)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。
【0073】
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。
【0074】
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1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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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、アルミメッキなどが挙げられる。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。
【0078】
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、ネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有する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、ニオブ合金、一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ、一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金、または、タンタルリードを有していてもよい。
【0079】
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。
【0080】
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、ネオジム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ焼結体の電極側は、前記した、ニオブ、ニオブ合金、一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ、一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金、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。
【0081】
以上、説明した本発明の実施態様にしたがって製造したニオブ合金を用いてコンデンサ用焼結体を作製し、該焼結体からコンデンサを製造することにより、漏れ電流値の小さく、高温特性及び耐熱特性の両方を満足した信頼性の良好なコンデンサを得ることができる。
【0082】
また、本発明のコンデンサは、従来のタンタルコンデンサよりも容積の割に静電容量が大きく、より小型のコンデンサ製品を得ることができる。
これらの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の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、電源回路で使用される大容量の平滑コンデンサとしての用途、及び従来のタンタルコンデンサの用途にも適用できる。
【0083】
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、本発明のコンデンサを用いれば、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、人口衛星、通信機器等を得ることができる。
【0084】
【実施例】
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。
【0085】
なお、各例における物性等の測定、評価方法は以下の通りである。
(1)一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金中の一窒化二ニオブ結晶の含有量
一窒化二ニオブ結晶及びニオブ合金に、質量既知の前記結晶を混合した後、X線回折測定した時の2θ回折強度と前記混合質量より作成した検量線より算出した。
(2)一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金中のニオブ以外の合金成分の含有量
原子吸光分析、ICP発光分析またはICP質量分析により求めた。
【0086】
(3)コンデンサの容量測定
室温において、作製したチップの端子間にヒューレットパッカード社製LCR測定器(プレシジョンLCRメーターHP4284A型)を接続し、120Hzでの容量をチップ加工したコンデンサの容量とした。
【0087】
(4)コンデンサの漏れ電流測定
室温において、定格電圧値(2.5V、4V、6.3V、10V、16V、25V等)のうち、誘電体作製時の化成電圧(直流、20V)の約1/3〜約1/4に近い直流電圧(6.3V)を、作製したチップの端子間に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。
【0088】
(5)コンデンサの高温特性
105℃の雰囲気下、コンデンサを4V電圧印加した状態で2000時間放置した後、室温に戻したときの容量Cとの比:(C−C0)/Cを高温特性と定義し、この比が±20%以内に収まるものを良品と判定して、試料数と良品数の比で評価した。試料数は、各例とも50個とした。
【0089】
(6)コンデンサの耐熱性
コンデンサを厚さ1.5mmの積層基板にハンダとともに搭載して、230℃のリフロー炉に30秒かけて通過させ、これを3回繰り返した。通常、コンデンサは、リフロー炉通過時に約230℃×30秒×3回加熱され、実用的な熱履歴(例えは、基板の表面に実装した部品のハンダ付け、基板の裏面に実装したハンダ付け、後付部品のハンダ付けを実施した場合の3回のハンダ付け熱履歴)に対しての評価がなされる。
【0090】
リフロー炉を通過させる前と3回通過した後のLC値を定格6.3Vで測定し、LC値が0.05CVμA以下のものを良品と判定して、試料数と良品数の比で評価した。試料数は、各例とも50個とした。
【0091】
焼結体の作成法1:
ニオブインゴット198gとジルコニウムの粉末2gを用い、アーク溶解でジルコニウムを1原子%含むジルコニウム含有ニオブインゴット(合金)を作製した。このインゴット150g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、水素化されたジルコニウム含有ニオブ塊を、SUS製ボールを入れたSUS304製のポットに入れ10時間粉砕した。次に、SUS304製のスパイクミルに、この水素化物を水で20体積%のスラリーにしたもの及びジルコニアボールを入れ、7時間湿式粉砕した。このスラリーを遠心沈降の後、デカンテーションして粉砕物を取得した。粉砕物を1.33×102Pa、50℃の条件で減圧乾燥した。続いて、水素化ジルコニウム含有ニオブ粉を1.33×10-2Pa、400℃で1時間加熱し脱水素した。作製したジルコニウム含有ニオブ粉の平均粒径は1μmであり、ジルコニウム含有量は1原子%(1質量%)であった。
【0092】
このジルコニウム含有ニオブ粉100gと、平均粒径が0.8μmの一窒化二ニオブ結晶100gをジルコニア製ボールとともにSUS304製のポットに入れ、更にイオン交換水200gを加え、毎分40回のスピードで回転させ、3時間混合した。このスラリーを1.33×102Pa、50℃の条件で減圧乾燥した。続いて、ニオブ製のバットに入れたジルコニウム含有ニオブ粉と一窒化二ニオブ結晶の混合粉を焼結炉に入れ、焼結体系内をアルゴン置換した後、6×10-3Paの減圧下、1100℃で造粒した。その後、この造粒塊を解砕し、平均粒径110μmの造粒粉を得た。この造粒粉のジルコニウム含有量は0.5質量%であり、一窒化二ニオブ結晶の含有量は50質量%であった。
【0093】
このようにして得られた、ジルコニウム−一窒化二ニオブ結晶含有ニオブ造粒粉を0.3mmφのニオブ線と共に成形し、およそ0.3cm×0.18cm×0.45cmの成形体(約0.1g)を作製した。
次にこれらの成形体を4×10-3Paの減圧下、1200℃で30分放置することにより実施例の焼結体を得た。
【0094】
焼結体の作成法2:
ニオブペレット9200gとジルコニウムペレット92gをよく混合し、電子ビーム溶解法でジルコニウム1原子%含むジルコニウム含有ニオブインゴット(合金)を作製した。このインゴット5000g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、水素化されたジルコニウム含有ニオブ塊を、SUS製ボールを入れたSUS304製のポットに入れ10時間粉砕した。次に、SUS304製のスパイクミルに、この水素化物を水で20体積%のスラリーにしたもの及びジルコニアボールを入れ、10時間湿式粉砕した。このスラリーを遠心沈降の後、デカンテーションして粉砕物を取得した。粉砕物を1.33×102Pa、50℃の条件で減圧乾燥した。続いて、水素化ジルコニウム含有ニオブ粉を1.33×10-2Pa、400℃で1時間加熱し脱水素した。作製したジルコニウム含有ニオブ粉の平均粒径は0.9μmであり、ジルコニウム含有量は1原子%(1質量%)であった。続いて、ニオブ製のバットに入れたジルコニウム含有ニオブ粉を焼結炉に入れ、焼結体系内をアルゴン置換した後、6×10-3Paの減圧下、1100℃で造粒した。その後、この造粒塊を解砕し、平均粒径90μmの造粒粉を得た。この造粒粉のジルコニウム含有量は1質量%であった。
【0095】
このジルコニウム含有ニオブ造粒粉をモリブデン製の反応容器に入れ、反応容器内を充分に窒素置換した後、窒素を流しながら580℃で5時間加熱し続け窒化した。室温まで冷却の後、反応容器内を充分にAr置換した後、950℃で8時間加熱して、一窒化二ニオブ結晶に変化させた。室温まで冷却の後、ジルコニウム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ造粒粉を得た。
このジルコニウム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ造粒粉中のジルコニウム含有量は0.9質量%であり、一窒化二ニオブ結晶の含有量は55質量%であった。
【0096】
このようにして得られた、ジルコニウム−一窒化二ニオブ結晶含有ニオブ造粒粉を0.3mmφのニオブ線と共に成形し、およそ0.3cm×0.18cm×0.45cmの成形体(約0.1g)を作製した。
次にこれらの成形体を4×10-3Paの減圧下、1200℃で30分放置することにより実施例の焼結体を得た。
【0097】
焼結体の作成法3:
ニッケル製坩堝中、80℃で充分に減圧乾燥したフッ化ニオブ酸カリウム2000gにナトリウムをフッ化ニオブ酸カリウムの10倍モル量を投入し、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減圧乾燥した。さらにシリカアルミナボール入りのアルミナポットのボールミルを用いて10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、減圧乾燥した。作製したニオブ粉の平均粒径は0.9μmであった。
【0098】
このニオブ粉500gをモリブデン製の反応容器に入れ、反応容器内を充分に窒素置換した後、窒素を流しながら500℃で10時間加熱し続け窒化した。室温まで冷却の後、反応容器内を充分にAr置換し、800℃で20時間加熱して、一窒化二ニオブ結晶に変化させた。室温まで冷却の後、一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ粉を得た。
【0099】
この一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ粉500gと平均粒径が0.9μmの水素化ジルコニウム10gをジルコニア製ボールとともにSUS304製のポットに入れ、更にイオン交換水200gを加え、毎分20回のスピードで回転させ、5時間混合した。このスラリーを1.33×102Pa、50℃の条件で減圧乾燥した。続いて、ニオブ製のバットにこの水素化ジルコニウムと一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ粉の混合粉を入れた後、焼結炉にバットを入れ、焼結体系内をアルゴン置換した後、6×10-3Paの減圧下、1150℃で造粒した。その後、この造粒塊を解砕し、平均粒径150μmの造粒粉を得た。
このジルコニウム−一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ造粒粉中のジルコニウム含有量は1.8質量%であり、一窒化二ニオブ結晶の含有量は25質量%であった。
【0100】
このようにして得られた、ジルコニウム−一窒化二ニオブ結晶含有ニオブ造粒粉を0.3mmφのニオブ線と共に成形し、およそ0.3cm×0.18cm×0.45cmの成形体(約0.1g)を作製した。
次にこれらの成形体を4×10-3Paの減圧下、1200℃で30分放置することにより実施例の焼結体を得た。
【0101】
焼結体の作成法4:
ニオブインゴット500g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、SUS製ボールを入れたSUS304製のポットに入れ10時間粉砕した。次に、SUS304製のスパイクミルに、この水素化物を水で20体積%のスラリーにしたもの及びジルコニアボールを入れ、7時間湿式粉砕した。このスラリーを遠心沈降の後、デカンテーションして粉砕物を取得した。粉砕物を1.33×102Pa、50℃の条件で減圧乾燥した。
【0102】
続いて、水素化ニオブ粉を1.33×10-2Pa、400℃で1時間加熱し脱水素した。作製したニオブ粉の平均粒径は1μmであった。このニオブ粉を4×10-3Paの減圧下、1100℃で造粒した。その後、造粒塊を解砕し、平均粒径100μmの造粒粉を得た。
【0103】
このようにして得られた、ニオブ造粒粉を0.3mmφのニオブ線と共に成形し、およそ0.3cm×0.18cm×0.45cmの成形体(約0.1g)を作製した。
次にこれらの成形体を4×10-3Paの減圧下、1200℃で30分放置することにより比較例の焼結体を得た。
【0104】
焼結体の作成法5:
ニッケル製坩堝中、80℃で充分に減圧乾燥したフッ化ニオブ酸カリウム2000gにナトリウムをフッ化ニオブ酸カリウムの10倍モル量を投入し、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減圧乾燥した。さらにシリカアルミナボール入りのアルミナポットのボールミルを用いて10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、減圧乾燥した。作製したニオブ粉の平均粒径は0.9μmであった。このニオブ粉を4×10-3Paの減圧下、1100℃で造粒した。その後、造粒塊を解砕し、平均粒径100μmの造粒粉を得た。
【0105】
このようにして得られた、ニオブ造粒粉を0.3mmφのニオブ線と共に成形し、およそ0.3cm×0.18cm×0.45cmの成形体(約0.1g)を作製した。
次にこれらの成形体を4×10-3Paの減圧下、1200℃で30分放置することにより比較例の焼結体を得た。
【0106】
コンデンサの作成法1:
焼結体の作成法2と同様な方法で得た焼結体を各50個用意した。これらの焼結体を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。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。
【0107】
コンデンサの作成法2:
焼結体の作成法2と同様な方法で得た焼結体を各50個用意した。これらの焼結体を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。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。
【0108】
コンデンサの作成法3:
焼結体の作成法2と同様な方法で得た焼結体を各50個用意した。これらの焼結体を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。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。
【0109】
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。
【0110】
コンデンサの作成法4:
焼結体の作成法2と同様な方法で得た焼結体を各50個用意した。これらの焼結体を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。次に、このニオブ燒結体を、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燒結体を、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。
【0111】
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。
【0112】
実施例1〜40:
焼結体の作成法1または2と同様な方法で表2に示すように一窒化二ニオブ結晶の含有量、合金成分の含有量を変化させて焼結体を作成した。この焼結体50個について、コンデンサの作成法1〜4の何れかの方法を用いてコンデンサを作成した。このコンデンサ(50個)について、耐熱特性及び高温特性を評価した。その結果を表2に示す。
【0113】
実施例41〜60:
焼結体の作成法3と同様な方法で、一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ粉と表3に示した種類と量の添加物(合金成分となる元素またはその化合物)を用いて焼結体を作成した。この焼結体50個について、コンデンサの作成法1〜4の何れかの方法を用いてコンデンサを作成した。このコンデンサ(50個)について、耐熱特性及び高温特性を評価した。その結果を表3に示す。
【0114】
比較例1〜8:
実施例1〜60と比較するために、一窒化二ニオブ結晶及び他方の合金成分を含まないニオブ焼結体を焼結体の作成方法4または5と同様な方法で作成した。この焼結体50個についてコンデンサの作成法1〜4の何れかの方法を用いてコンデンサを作成した。このコンデンサ(50個)について、耐熱特性及び高温特性を評価した。その結果を表2及び表3に示す。
【0115】
【表2】
Figure 0004367827
【0116】
【表3】
Figure 0004367827
【0117】
【発明の効果】
周期律表の2族乃至16族からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を合金成分として含み、更に一窒化二ニオブ(Nb2N)の結晶を含有したを作成し、その焼結体を用いてコンデンサを作成することにより、高温特性及び耐熱性の改善されたコンデンサが得られる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a capacitor, in particular, a niobium alloy for a capacitor, a niobium alloy sintered body capable of producing a capacitor having a large capacity per unit mass, and excellent in high temperature characteristics and heat resistance characteristics, and the sintered body. Concerning capacitors.
[0002]
[Prior art]
Capacitors used in electronic devices such as mobile phones and personal computers are desired to be small and have a large capacity. Among such capacitors, a tantalum capacitor is preferred because it has a large capacity for its size and good performance. Generally, a tantalum powder sintered body is used as the anode body of the tantalum capacitor. In order to increase the capacity of these tantalum capacitors, it is necessary to increase the mass of the sintered body or use a sintered body having a surface area increased by pulverizing tantalum powder.
[0003]
In the method of increasing the mass of the sintered body, the shape of the capacitor inevitably increases and does not satisfy the demand for downsizing. On the other hand, in the method of increasing the specific surface area by pulverizing tantalum powder, the pore diameter of the tantalum sintered body is reduced, and the number of closed pores is increased in the sintering stage, which makes it difficult to impregnate the cathode agent in the subsequent process. As one of the studies for solving these drawbacks, a capacitor using a sintered body of a material powder having a dielectric constant larger than that of tantalum can be considered. Niobium and titanium are examples of materials having a large dielectric constant.
[0004]
JP-A-55-157226 (see Patent Document 1) discloses that niobium fine powder having a particle size of 2.0 μm or less is pressed from an agglomerated powder and sintered, and the molded sintered body is finely cut. And the manufacturing method of the sintered element for capacitors which joins a lead part to this and sinters again is indicated. However, the publication does not provide details on the capacitor characteristics.
[0005]
US Pat. No. 4,084,965 (see Patent Document 2) discloses a capacitor in which a niobium ingot is hydrogenated and pulverized to obtain a 5.1 μm niobium powder, which is sintered. However, the disclosed capacitor has a large leakage current (hereinafter sometimes abbreviated as “LC”) and is not practical.
[0006]
US Pat. No. 5,242,481 (see Patent Document 3) discloses a production method that uses a reducing agent such as metallic magnesium to reduce the oxygen content of niobium powder, tantalum powder, and an alloy of niobium and tantalum to 300 ppm or less. Has been. However, the publication does not describe a capacitor using these powders.
[0007]
In US Pat. No. 6,171,363 (see Patent Document 4), tantalum, niobium, titanium, molybdenum, tungsten, vanadium, zirconium, and hafnium oxide are reduced by using a reducing agent such as vaporized magnesium and calcium. Discloses a method for producing a metal of tantalum, niobium, titanium, molybdenum, tungsten, vanadium, zirconium, hafnium or an alloy thereof. Niobium-tantalum alloys, niobium-titanium alloys, and tantalum-titanium alloys are described as capacitor materials instead of tantalum. However, the examples are only tantalum or niobium, there is no illustration of niobium alloy, and there is no description of the performance of the capacitor.
[0008]
In WO 00/67936 pamphlet (see Patent Document 5), reduction is performed using a reducing agent such as magnesium or calcium vaporized from tantalum, niobium, titanium, molybdenum, tungsten, vanadium, zirconium, or hafnium oxide. Thus, a method for producing a metal of tantalum, niobium, titanium, molybdenum, tungsten, vanadium, zirconium, hafnium or an alloy thereof is disclosed. In this, an example of a niobium-tantalum alloy is described. It has been shown that a niobium-tantalum alloy containing 15 atomic% tantalum has a larger capacity as the thickness of the dielectric film per unit voltage becomes thinner than that of niobium alone. However, the examples are only tantalum or niobium, there is no illustration of niobium alloy, and there is no description of the performance of the capacitor.
[0009]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-242004 (see Patent Document 6) discloses that the LC value is improved by nitriding a part of niobium powder. However, when a high-capacity capacitor is produced from a niobium sintered body using niobium powder having a fine particle size, a capacitor having a specifically large LC value may appear.
[0010]
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 11-329902 (see Patent Document 7) discloses a niobium solid capacitor with little change in capacitance before and after the reflow process during component mounting. However, the capacity of the disclosed capacitor is as small as 2 μF, and there is no disclosure regarding the high-temperature characteristics described later with respect to the capacity, and the heat resistance and the appearance frequency of defective / non-defective products regarding LC.
[0011]
None of these conventional niobium capacitors sufficiently satisfy all of the capacity, high temperature characteristics, and heat resistance characteristics, and are not put into practical use or are limited to extremely limited uses even when put into practical use.
[0012]
Initial capacity C at room temperature0And the capacitance C when the capacitor is allowed to stand for 2000 hours in a 105 ° C. atmosphere and then returned to room temperature, (C−C0) / C0 is defined as a high temperature characteristic. When a capacitor is manufactured by combining a counter electrode after electrolytically oxidizing the sintered body, the high temperature characteristic is usually within ± 20% for a tantalum capacitor using a tantalum sintered body. In contrast, the conventional niobium capacitor using the niobium sintered body sometimes appears within ± 20%.
[0013]
Leakage current value (LC value) measured after connecting 50 prepared capacitors to a prepared substrate in a reflow oven is 0.05 CV value (product of capacity and rated voltage) or less. When the substrate is put into the reflow furnace, the temperature at the external terminal of the capacitor is maintained at 230 ° C. for 30 seconds per charge of the reflow furnace, and the number of times of loading the substrate is three times. When the capacitor is manufactured by combining the counter electrode after electrolytic oxidation of the sintered body, the number of capacitors having a value of 0.05 CV or more is usually 0/50 in the heat resistance characteristics of the sintered body using the tantalum powder. On the other hand, in the sintered body using the conventional niobium powder, there was a case where a product having a value of 0.05 CV or more appeared.
[0014]
The niobium sintered body is inferior in stability of the dielectric oxide film as compared with the tantalum sintered body. The difference is significant at high temperatures. There are many possible reasons for this, but as one of them, the composition of the dielectric oxide film and the composition of the niobium sintered body electrode are different, so the deterioration of the dielectric oxide film is accelerated by thermal strain at high temperature. Is assumed.
[0015]
In this way, capacitors using niobium sintered bodies have to be estimated with low reliability at room temperature, and as a result, they may be judged to have poor service life, and are only practically used in a limited way. It was.
[0016]
[Patent Document 1]
JP-A-55-157226
[Patent Document 2]
U.S. Pat.No. 4,084,965
[Patent Document 3]
U.S. Pat.No. 5,242,481
[Patent Document 4]
U.S. Patent No. 6,171,363
[Patent Document 5]
International Publication No. 00/67936 Pamphlet
[Patent Document 6]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-242004
[Patent Document 7]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-329902
[0017]
[Means for Solving the Invention]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a niobium capacitor having a high capacity, a small leakage current value and good high-temperature characteristics and heat resistance characteristics, and a sintered body, niobium alloy and niobium composition that provide the same.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive investigations in view of the above problems, the inventors of the present invention contain at least one element selected from the group consisting of groups 2 to 16 of the periodic table as an alloy component, and further contain niobium mononitride crystals. It has been found that the above-mentioned problems can be solved by using a niobium alloy and a niobium alloy sintered body.
[0019]
In order to improve the deterioration of the dielectric oxide film due to the thermal strain at a high temperature described above, niobium contains at least one element selected from the group consisting of groups 2 to 16 of the periodic table as an alloy component. Although alloying can be relaxed to some extent due to heat, it is still not sufficient. By adding a niobium mononitride crystal to a niobium alloy containing at least one element selected from the group consisting of groups 2 to 16 of the periodic table as an alloy component, for example, a high temperature as previously assumed As a result, it is estimated that both the high temperature characteristics and the heat resistance characteristics of capacitors using these niobium alloys and niobium alloy sintered bodies are greatly improved.
[0020]
These niobium alloy sintered bodies are used as one electrode, and the above problem is solved by manufacturing a capacitor composed of a counter electrode and a dielectric interposed between the two electrodes. Capacitors with good heat resistance can be manufactured.
[0021]
That is, the present invention relates to the following niobium alloy, niobium composition powder, a sintered body using the same, a capacitor using the same, and a method for manufacturing the same.
1. A niobium alloy containing at least one element selected from the group consisting of groups 2 to 16 of the periodic table as an alloy component and containing a niobium mononitride crystal.
2. 2. The niobium alloy for capacitors as described in 1 above, wherein the alloy component is at least one element selected from the group consisting of groups 3 to 16 of the periodic table.
3. 2. The niobium alloy for capacitors as described in 1 above, wherein the alloy component is contained in an amount of 0.01 to 10 atomic%.
4). 4. The niobium alloy for capacitors as described in any one of 1 to 3 above, wherein the niobium mononitride crystal is contained in an amount of 0.1 to 70% by mass.
[0022]
5). 5. The niobium alloy for capacitors as described in any one of 1 to 4 above, wherein the niobium alloy is a powder having an average particle size of 0.05 to 5 μm.
6). Niobium alloy 0.5-40m26. The niobium alloy for capacitors as described in any one of 1 to 5 above, having a BET specific surface area of / g.
7. 7. The niobium alloy according to any one of items 1 to 6, wherein the niobium alloy further includes at least one element selected from the group consisting of boron, nitrogen, carbon, and sulfur in addition to the alloy component and the niobium mononitride crystal. Niobium alloy for capacitors.
8). Niobium composition powder for a capacitor comprising an element or compound thereof, niobium or niobium compound, and niobium mononitride crystal as an alloy component of at least one niobium alloy selected from the group consisting of groups 2 to 16 of the periodic table .
[0023]
9. 9. The niobium composition powder for a capacitor as described in 8 above, wherein the alloy component is at least one element selected from the group consisting of groups 3 to 16 of the periodic table.
10. 8. A niobium granule for a capacitor obtained by granulating the niobium alloy powder according to any one of 1 to 7 above.
11. 10. A niobium granule for a capacitor obtained by granulating the niobium composition powder according to 8 or 9 above.
12 12. The niobium granule for capacitor as described in 10 or 11 above, wherein the niobium granule has an average particle size of 10 to 500 μm.
[0024]
13. 8. A sintered body obtained by sintering the niobium alloy according to any one of items 1 to 7.
14 10. A sintered body obtained by sintering the niobium composition powder according to item 8 or 9.
15. 13. A sintered body obtained by sintering the niobium granule according to any one of items 10 to 12.
16. The sintered body according to any one of the preceding items 13 to 15 is used as one electrode, and is composed of a dielectric formed on the surface of the sintered body and a counter electrode provided on the dielectric. Capacitor.
[0025]
17. A powder containing niobium is sintered to obtain a sintered body of a niobium alloy. This sintered body is used as one electrode, a dielectric is formed on the surface of the sintered body, and a counter electrode is formed on the dielectric. A method for producing a capacitor, comprising: a step of incorporating a niobium mononitride crystal into a sintered body.
18. 18. The method for producing a capacitor as described in 17 above, wherein the step of incorporating the niobium mononitride crystal into the sintered body is performed by mixing the niobium-containing powder with the niobium mononitride crystal and / or a hydride thereof.
19. 18. The method for producing a capacitor as described in 17 above, wherein the step of incorporating the niobium mononitride crystal into the sintered body is performed by nitriding a powder containing niobium and generating the niobium mononitride crystal from the nitrided niobium.
20. 18. The method for producing a capacitor as described in 17 above, wherein the step of adding the niobium mononitride crystal to the sintered body is performed by nitriding the niobium alloy sintered body and generating the niobium mononitride crystal from the nitrided niobium. .
[0026]
21. The formation of niobium mononitride crystal is 102-10621. The method for producing a capacitor as described in 19 or 20 above, which is performed by exposing to Pa, 800 ° C. to 1500 ° C. for 1 minute to 100 hours.
22. 20. The method for manufacturing a capacitor as described in any one of 17 to 19 above, wherein the powder containing niobium is a niobium alloy and / or a hydride thereof.
23. The preceding items 17 to 19 wherein the niobium-containing powder contains niobium and / or a hydride thereof and an element that is an alloy component of at least one niobium alloy selected from the group consisting of groups 2 to 16 of the periodic table. The capacitor | condenser manufacturing method of any one of these.
[0027]
24. 24. The method for producing a capacitor as described in 23 above, wherein the alloy component is at least one element selected from the group consisting of groups 3 to 16 of the periodic table.
25. An electronic circuit using the capacitor as described in 16 above.
26. Electronic equipment using the capacitor according to item 16 above.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment for obtaining a niobium alloy, a niobium composition powder, a sintered body using the niobium alloy, and a capacitor using the niobium alloy according to the present invention will be described.
[0029]
In the present invention, at least one element selected from the group consisting of Groups 2 to 16, preferably Groups 3 to 16 of the periodic table is used as a raw material that can satisfy both high temperature characteristics and heat resistance characteristics. A niobium alloy further containing a niobium mononitride crystal can be used as the niobium alloy contained as an alloy component. In addition, the alloy used by this invention contains the solid solution with the said alloy component. The content of the niobium mononitride crystal is preferably 0.1 to 70% by mass. Further, the niobium alloy may be further treated with at least one element selected from the group consisting of boron, nitrogen, carbon and sulfur elements.
[0030]
The total content of at least one element selected from the group consisting of groups 2 to 16 of the periodic table contained in the niobium alloy of the present invention as an alloy component (excluding niobium) is 10 atomic% in the niobium alloy. Hereinafter, it is preferably 0.01 to 10 atomic%, more preferably 0.01 to 7 atomic%. When the total content of the elements is lower than 0.01 atomic%, even when the niobium mononitride crystal is contained, the strain of the electrolytic oxide film (dielectric film) formed in the later-described electrolytic oxidation is suppressed against heat at high temperature. It is difficult to obtain an effect, and as a result, both high temperature characteristics and heat resistance characteristics cannot be satisfied. On the other hand, when the total content of the elements exceeds 10 atomic%, the content of niobium itself in the niobium alloy decreases, and as a result, the capacity as a capacitor decreases. Therefore, the total content of the alloy component elements of the niobium alloy containing at least one element selected from the group consisting of groups 2 to 16 of the periodic table as the alloy component is 0.01 to 10 atomic%. preferable. In order to further reduce the leakage current value, the element content in the niobium alloy is preferably 7 atomic% or less, more preferably 0.1 to 7 atomic%.
[0031]
The average particle diameter of the niobium alloy powder in which niobium mononitride crystal is contained in a niobium alloy containing at least one element selected from the group consisting of groups 2 to 16 of the periodic table of the present invention as an alloy component is: In order to realize a high capacity by increasing the specific surface area of the powder, it is 5 μm or less, preferably 0.05 to 4 μm.
[0032]
The average particle size (D of the niobium alloy powder (produced by the pulverization method) containing zirconium and niobium mononitride crystals prepared by the inventors as an example.50; Μm) and specific surface area (S; m)2/ G) is shown in Table 1.
[0033]
[Table 1]
Figure 0004367827
[0034]
The average particle size shown in Table 1 (D50; Μm) is a value measured using a particle size distribution analyzer (trade name “Microtrac” manufactured by Microtrac) (D50The value represents a particle size value corresponding to a cumulative mass% of 50 mass%. The specific surface area is a value measured by the BET method.
[0035]
If the average particle size of the niobium alloy powder exceeds 5 μm, a large capacitor capacity cannot be achieved. On the other hand, when the average particle size is less than 0.05 μm, when a sintered body is produced from the powder, the pore size is small and the number of closed pores is increased, and impregnation with a cathode agent described later tends to be difficult. Therefore, as a result, it is difficult to increase the capacitor capacity, and it is not very suitable as a niobium alloy sintered body for capacitors.
[0036]
From the above points, in the present invention, it is possible to achieve a large capacitor capacity by using niobium alloy powder having an average particle diameter of 0.05 to 5 μm.
[0037]
The niobium alloy of the present invention is at least 0.5 m2A powder having a BET specific surface area of / g is preferred, more preferably at least 1 m2A powder having a BET specific surface area of / g is preferred, and also at least 2 m2A powder having a BET specific surface area of / g is preferred. The niobium powder of the present invention is 0.5 to 40 m.2A powder having a BET specific surface area of 1 / g is preferable, and further 1 to 20 m2A powder having a BET specific surface area of / g is particularly preferred.
As described above, the niobium alloy powder containing zirconium-niobium mononitride crystal used for preparing a sintered body has an average particle diameter of 0.5 to 4 μm is particularly preferable.
[0038]
Hereinafter, the present invention will be described mainly using a niobium alloy containing zirconium-niobium mononitride crystal or a niobium alloy containing neodymium-niobium mononitride crystal as an example, but the present invention is not limited thereto. The following contents also apply to a niobium alloy containing at least one element selected from the group consisting of groups 2 to 16 of the periodic table as an alloy component and also a niobium alloy containing a niobium mononitride crystal. Applied.
[0039]
A niobium alloy powder containing zirconium-niobium mononitride crystal having an average particle diameter as described above is a niobium hydrogenated alloy containing zirconium obtained by pulverization of a hydride such as a zirconium-niobium alloy ingot, pellet, or powder. Or by mixing a niobium alloy powder containing zirconium dehydrogenated from this hydrogenated alloy with a niobium mononitride crystal and / or a hydride of niobium mononitride crystal having an average particle size of 0.05 μm to 5 μm. can get. This mixing may be performed by mixing powders in an inert gas (Ar, He, nitrogen, etc.) atmosphere at a temperature below room temperature, or by using a suitable solvent such as water, methanol, dichloroethane, or toluene. You may do it. When an appropriate solvent is used, it is desirable to distill off the solvent at a temperature of 50 ° C. or lower under reduced pressure. A sintered body may be prepared using the obtained mixed powder, and this mixed powder may be used in a reducing atmosphere (for example, Ar, He, H2Etc.) 10-3-106Even if it makes a sintered compact using this mixed powder created by using a process such as crushing if necessary, it is exposed to a temperature of 200 ° C. to 1500 ° C. at a pressure of Pa (Pascal) for 1 minute to 100 hours. good.
[0040]
Further, as another method for producing a niobium alloy containing zirconium-niobium mononitride crystal, for example, an average particle size obtained by pulverization of a hydride such as a zirconium-niobium alloy ingot, a pellet, and a powder is 0.5 to Niobium hydride alloy powder containing 5 μm of zirconium or niobium alloy powder containing zirconium obtained by dehydrogenating this hydrogenated alloy under nitrogen atmosphere2-106After nitrogenating by exposure to a temperature of 200 ° C. to 750 ° C., preferably a temperature of 300 ° C. to 600 ° C. for 1 minute to 100 hours at a pressure of Pa, and under an inert gas atmosphere such as Ar and He, 102-106Zirconium mononitride is obtained by changing niobium nitride to niobium mononitride crystal by exposing it to a temperature of 800 ° C. to 1500 ° C., preferably at a temperature of 850 ° C. to 1100 ° C. for 1 minute to 100 hours at a pressure of Pa. A niobium alloy containing a niobium crystal may be manufactured. This method may be applied to a sintered body after sintering instead of the niobium alloy.
[0041]
Further, as another production method, niobium ingot, a method by pulverization of pellet hydride, a method of dehydrogenating this niobium hydride powder, a method by pulverization of sodium fluoride of potassium fluoride niobate, or oxidation Using niobium powder or niobium hydride powder produced by a method such as pulverization of a reduced product reduced using at least one of niobium hydrogen, carbon, magnesium, aluminum, cerium, lanthanum, misch metal, etc., nitrogen 10 atmospheres2-106After nitrogenating by exposure to a temperature of 200 ° C. to 750 ° C., preferably a temperature of 300 ° C. to 600 ° C. for 1 minute to 100 hours at a pressure of Pa, and under an inert gas atmosphere such as Ar and He, 102-106Niobium nitride is converted into niobium mononitride crystals by exposing to a temperature of 800 ° C. to 1500 ° C., preferably 850 ° C. to 1100 ° C. for 1 minute to 100 hours at a pressure of Pa, and if necessary, disintegrated. After obtaining niobium powder containing niobium mononitride crystals using a process such as neodymium powder, neodymium hydride, oxide, sulfide, boride, carbide, sulfate, halide salt, nitrate , Organic acid salts, complex salts and the like may be mixed.
[0042]
The niobium alloy containing the neodymium-niobium mononitride crystal thus obtained is mixed with neodymium-containing niobium powder and / or niobium powder having an average particle size of 0.05 μm to 5 μm, and the content of the niobium mononitride crystal And / or the content of neodymium may be adjusted, and one niobium alloy powder containing neodymium-niobium mononitride crystals mixed with a niobium mononitride crystal having an average particle diameter of 0.05 μm to 5 μm. The content of the niobium nitride crystal may be adjusted.
[0043]
The niobium alloy powder containing the neodymium-niobium mononitride crystal for capacitors of the present invention may be used after granulating the niobium alloy powder containing the neodymium-niobium mononitride crystal into an appropriate shape. Then, after granulation, an appropriate amount of ungranulated niobium powder may be mixed and used.
[0044]
[Granulated product]
Examples of the granulation method include, for example, a method in which niobium alloy powder containing ungranulated neodymium-niobium mononitride crystal is left under high vacuum and heated to an appropriate temperature and then crushed, camphor, polyacrylic acid, Mixing a suitable binder such as polymethyl acrylate and polyvinyl alcohol with a solvent such as acetone, alcohols, acetates and water and a niobium alloy containing ungranulated or granulated neodymium-niobium mononitride crystals After crushing, suitable binders such as camphor, polyacrylic acid, polymethyl acrylate, polyvinyl alcohol and solvents such as acetone, alcohols, acetates, water and ungranulated or granulated neodymium -After mixing niobium alloy powder containing niobium mononitride crystals, sintering under high vacuum, and adding added binder and solvent. A method of pulverizing a niobium alloy block containing neodymium-niobium mononitride crystals that have been removed by gasification, sublimation or pyrolysis, and barium oxide, magnesium oxide, etc. and acetone, alcohols, acetic acid After mixing a solvent such as esters and water and a non-granulated or granulated niobium alloy powder containing neodymium-niobium mononitride crystals, sintering under high vacuum, pulverization, nitric acid, hydrochloric acid, etc. Examples thereof include a method of removing barium oxide, magnesium oxide and the like by dissolving them in an acid solution or a solution containing a chelating agent.
[0045]
The niobium alloy containing the neodymium-niobium mononitride crystal thus granulated improves the pressure moldability when producing a sintered body. In this case, the average particle size of the granulated powder is preferably 10 to 500 μm. When the average particle size of the granulated powder is 10 μm or less, partial blocking occurs, and the fluidity to the mold becomes poor. If it is 500 μm or more, the molded body after pressure molding tends to be chipped. Furthermore, after sintering the pressure-molded body, the average particle diameter of the granulated powder is particularly preferably 30 μm to 250 μm because it is easy to impregnate the cathode agent when manufacturing the capacitor. The niobium alloy powder containing neodymium-niobium mononitride crystals thus granulated is extremely easy to flow with an angle of repose of 60 degrees or less. Moreover, the surface is partially oxidized, and the oxygen content is 3000 ppm to 100000 ppm, and the amount of Fe, Cr, Ni, Ba, Mg, Si, Al, carbon, etc. as impurities mixed from the equipment and raw materials used. Was several hundred ppm or less.
[0046]
The sintered niobium alloy containing the neodymium-niobium mononitride crystal for capacitors of the present invention contains the above-mentioned neodymium-niobium mononitride crystal-containing niobium alloy powder or granulated neodymium-niobium mononitride crystal. Sintered niobium alloy granulated powder is produced. The method for producing the sintered body is not particularly limited. For example, after the niobium alloy powder containing neodymium-niobium mononitride crystal is pressed into a predetermined shape,-Five-102It is obtained by heating at Pa for several minutes to several tens of hours, 500 ° C. to 2000 ° C., preferably 900 ° C. to 1500 ° C., more preferably 900 ° C. to 1300 ° C.
[0047]
In order to further improve the leakage current value of the niobium alloy powder, granulated powder, and sintered body containing neodymium-niobium mononitride crystal thus obtained, niobium containing neodymium-niobium mononitride crystal Part of the alloy powder, granulated powder, and sintered body may be nitrided, borated, carbonized, sulfided, or a plurality of these treatments. Niobium alloy nitride containing neodymium-niobium mononitride crystal, boride of niobium alloy containing neodymium-niobium mononitride crystal, carbide of niobium alloy containing neodymium-niobium mononitride crystal, The sulfide of the niobium alloy containing neodymium-niobium mononitride crystal may contain any of them, or a combination of two or more of these.
[0048]
The combined amount, that is, the total content of nitrogen, boron, carbon, and sulfur varies depending on the shape of the niobium alloy containing the neodymium-niobium mononitride crystal, but more than 0 ppm and less than or equal to 200,000 ppm, preferably 50 ppm to 100000 ppm, more preferably 200 ppm to 20000 ppm. If it exceeds 200,000 ppm, the capacitance characteristics deteriorate and it is not suitable as a capacitor.
[0049]
The niobium alloy powder, granulated powder, and sintered body containing neodymium-niobium mononitride crystal are nitrided by liquid nitriding, ion nitriding, gas nitriding, or a combination thereof. be able to. Gas nitriding in a nitrogen gas atmosphere is preferable because the apparatus is simple and easy to operate. For example, the gas nitriding method in a nitrogen gas atmosphere is achieved by leaving the niobium alloy powder, granulated powder, and sintered body containing the neodymium-niobium mononitride crystal in a nitrogen atmosphere. The temperature of the nitriding atmosphere is 2000 ° C. or less, the standing time is within 100 hours, and niobium alloy powder, granulated powder, and sintered body containing neodymium-niobium mononitride crystals of the target nitriding amount are obtained. Further, the processing time can be shortened by processing at a higher temperature.
[0050]
Niobium alloy powder, neodymium mononitride crystal containing niobium mononitride, granulated powder, and sintered body may be borated by gas boriding or solid phase boriding. For example, a niobium alloy powder, granulated powder, and sintered body containing neodymium-niobium mononitride crystal together with a boron halide boron source such as boron pellets and trifluoroboron under reduced pressure at 2000 ° C. or less for 1 minute to It can be left for about 100 hours.
[0051]
Carbonization of the niobium alloy powder, granulated powder, and sintered body containing neodymium-niobium mononitride crystal may be any of gas carbonization, solid phase carbonization, and liquid carbonization. For example, a niobium alloy powder containing a neodymium diniobium mononitride crystal, a granulated powder, and a sintered body together with a carbon source such as a carbon material or an organic substance having carbon such as methane, and under reduced pressure at 2000 ° C. or less for 1 minute to It can be left for about 100 hours.
[0052]
The sulfide method for the niobium alloy powder, granulated powder, and sintered body containing neodymium-niobium mononitride crystal may be any of gas sulfide, ion sulfide, and solid phase sulfide. For example, the gas sulfiding method in a sulfur gas atmosphere can be achieved by leaving the niobium alloy powder, granulated powder, and sintered body containing the neodymium-niobium mononitride crystal in a sulfur atmosphere. The temperature of the sulfiding atmosphere is 2000 ° C. or less and the standing time is 100 hours or less, so that niobium powder, granulated powder, and sintered body having a desired sulfiding amount can be obtained. Further, the processing time can be shortened by processing at a higher temperature.
[0053]
Next, manufacturing of the capacitor element will be described.
For example, a lead wire made of a valve metal such as niobium or tantalum and having an appropriate shape and length is prepared, and a part of the lead wire is inserted into the molded body when the niobium powder is pressure-molded as described above. The lead wire is assembled and designed so as to be a lead for the sintered body.
[0054]
A capacitor can be manufactured from the above-described sintered body as one electrode and a dielectric interposed between the counter electrodes. Here, a dielectric mainly composed of niobium oxide is preferably used as the dielectric of the capacitor. The dielectric mainly composed of niobium oxide can be obtained, for example, by forming a niobium alloy sintered body containing neodymium-niobium mononitride crystal as one electrode in an electrolytic solution. In order to form a niobium alloy electrode containing neodymium-niobium mononitride crystal in an electrolytic solution, usually a protonic acid aqueous solution, for example, 0.1% phosphoric acid aqueous solution, sulfuric acid aqueous solution or 1% acetic acid aqueous solution, adipic acid aqueous solution Is done using. When a niobium alloy electrode containing a neodymium-niobium mononitride crystal is formed in an electrolytic solution to obtain a niobium oxide dielectric, the capacitor of the present invention becomes an electrolytic capacitor and a niobium alloy containing neodymium-niobium mononitride crystal The electrode becomes the anode.
[0055]
In the capacitor of the present invention, the counter electrode of the niobium sintered body is not particularly limited. For example, at least one material (compound) selected from an electrolytic solution, an organic semiconductor, and an inorganic semiconductor known in the aluminum electrolytic capacitor industry is used. ) Can be used. Specific examples of the electrolyte include a mixed solution of dimethylformamide and ethylene glycol in which 5% by mass of isobutyltripropylammonium borotetrafluoride electrolyte is dissolved, propylene carbonate and ethylene glycol in which 7% by mass of tetraethylammonium borotetrafluoride is dissolved. Examples thereof include mixed solutions. 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).
[0056]
[Chemical 1]
Figure 0004367827
[0057]
Where R1~ RFourEach independently represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a saturated or unsaturated alkyl group, an alkoxy group or an alkyl ester group, or a halogen atom, nitro group, cyano group, primary, 2 Quaternary or tertiary amino group, CFThreeRepresents a monovalent group selected from the group consisting of a group, a phenyl group and a substituted phenyl group. R1And R2And RThreeAnd RFourThe hydrocarbon chains of the divalent group are bonded to each other at any position to form at least one or more 3- to 7-membered saturated or unsaturated hydrocarbon cyclic structures together with carbon atoms substituted by such groups. A chain may be formed. 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, RFiveIs present only when X is a nitrogen atom and independently represents hydrogen or a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
[0058]
Furthermore, in the present invention, R in the general formula (1) or the general formula (2)1~ RFourAre preferably each independently a hydrogen atom, a straight or branched saturated or unsaturated alkyl group or alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and R1And R2And RThreeAnd RFourMay be bonded to each other to form a ring.
[0059]
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. Can be mentioned.
[0060]
[Chemical formula 2]
Figure 0004367827
[0061]
Where R6And R7Each independently contains a hydrogen atom, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or two alkyl elements in which the alkyl groups are bonded to each other at an arbitrary position. It represents a substituent that forms a cyclic structure of at least one or more 5- to 7-membered saturated hydrocarbon. The cyclic structure includes those having a vinylene bond which may be substituted and those having a phenylene structure which may be substituted.
[0062]
A conductive polymer containing such a chemical structure is charged and 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, and an inorganic semiconductor composed of iron trioxide. Such semiconductors may be used alone or in combination of two or more.
[0063]
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.
[0064]
Conductivity of 10 as the organic semiconductor and inorganic semiconductor.-2-10ThreeWhen a capacitor in the S / cm range is used, the impedance value of the manufactured capacitor becomes smaller and the capacitance at high frequency can be further increased.
[0065]
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. The polymerization reaction from the polymerizable compound (monomer) includes, for example, vapor phase polymerization of a monomer, solution polymerization, and the like, and is formed on the surface of a 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.
[0066]
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.
[0067]
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. .
[0068]
In the method for manufacturing a capacitor of the present invention, the oxidizing agent may be any oxidizing agent that does not adversely affect the capacitor performance, and can be used to improve the electric power of the conductive polymer by using the reduced form of the oxidizing agent as a dopant. Industrially inexpensive compounds that are easy to handle in production are preferred.
[0069]
As such an oxidizing agent, specifically, for example, FeClThreeAnd FeClOFour, Fe (III) compounds such as Fe (organic acid anion) salts, or anhydrous aluminum chloride / cuprous chloride, alkali metal persulfates, ammonium persulfates, peroxides, manganese such as potassium permanganate Quinones such as 2,3-dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoquinone (DDQ), tetrachloro-1,4-benzoquinone, tetracyano-1,4-benzoquinone, iodine, bromine, etc. Examples include halogens, peracids, sulfuric acid, fuming sulfuric acid, sulfur trioxide, sulfonic acids such as chlorosulfuric acid, fluorosulfuric acid, and amidosulfuric acid, ozone, and the like, and combinations of these oxidizing agents.
[0070]
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.).
[0071]
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. The counter cation of the anion is H+, Na+, K+Examples thereof include, but are not limited to, alkali metal ions such as hydrogen ions, ammonium ions substituted with hydrogen atoms, tetramethyl groups, tetraethyl groups, tetrabutyl groups, tetraphenyl groups, and the like. Of the above oxidizing agents, particularly preferred are oxidizing agents containing trivalent Fe compounds, or cuprous chloride, alkali persulfates, ammonium persulfates, and quinones.
[0072]
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, PF6 -, SbF6 -, AsF6 -5B group element halide anions such as BFFour -A halide anion of a group 3B element such as I-(IThree -), Br-, Cl-A halogen anion such asFour -Perhalogenate anions such as AlClFour -, FeClFour -, SnClFive -Lewis acid anions such as NO or NOThree -, SOFour 2-Inorganic acid anions such as p-toluenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, sulfonic acid anions such as alkyl-substituted naphthalenesulfonic acid having 1 to 5 carbon atoms (abbreviated as C1-5), CFThreeSOThree -, CHThreeSOThree -An organic sulfonate anion such asThreeCOO-, C6HFiveCOO-And protonic acid anions such as carboxylic acid anions.
[0073]
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.
[0074]
Among organic sulfonate anions, more effective dopants include one or more sulfoanion groups (-SOThree -) And a sulfoquinone compound having a quinone structure and an anthracene sulfonate anion.
[0075]
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.
[0076]
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.
[0077]
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, and the like are 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.
[0078]
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 is sintered together with a niobium sintered body containing neodymium-niobium mononitride crystal, or later welded niobium, niobium alloy, niobium containing niobium mononitride crystal, one A niobium alloy containing a niobium nitride crystal or a tantalum lead may be included.
[0079]
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.
[0080]
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 containing neodymium-niobium mononitride crystal is the above-described niobium, niobium alloy, niobium containing niobium mononitride crystal, niobium alloy containing niobium mononitride crystal. Alternatively, it is designed to be insulated from the can by an insulating rubber or the like while being led out through the tantalum lead.
[0081]
As described above, by producing a sintered body for a capacitor using the niobium alloy manufactured according to the embodiment of the present invention described above, and manufacturing a capacitor from the sintered body, the leakage current value is small, high temperature characteristics and heat resistance characteristics. Thus, it is possible to obtain a highly reliable capacitor that satisfies both of the requirements.
[0082]
In addition, the capacitor of the present invention has a larger capacitance than the conventional tantalum capacitor, and a smaller capacitor product can be obtained.
The capacitor of the present invention having these characteristics is, for example, a bypass capacitor in an analog circuit and a digital circuit, an application as a coupling capacitor, an application as a large-capacity smoothing capacitor used in a power supply circuit, and a conventional tantalum capacitor. It can be applied to other uses.
[0083]
In general, such a capacitor is frequently used in an electronic circuit. Therefore, if the capacitor of the present invention is used, restrictions on the arrangement of electronic components and exhaust heat are alleviated, and a highly reliable electronic circuit is accommodated in a narrower space than before. be able to. Furthermore, if the capacitor of the present invention is used, electronic devices that are smaller and more reliable than conventional devices, for example, computer peripheral devices such as computers and PC cards, mobile devices such as mobile phones, home appliances, in-vehicle devices, artificial satellites, communication Equipment etc. can be obtained.
[0084]
【Example】
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.
[0085]
In addition, the measurement and evaluation methods for physical properties and the like in each example are as follows.
(1) Content of niobium mononitride crystal in niobium alloy containing niobium mononitride crystal
After mixing the crystal of known mass with the niobium mononitride crystal and niobium alloy, it was calculated from the calibration curve created from the 2θ diffraction intensity when X-ray diffraction measurement was performed and the mixed mass.
(2) Content of alloy components other than niobium in niobium alloy containing niobium mononitride crystal
It was determined by atomic absorption analysis, ICP emission analysis or ICP mass spectrometry.
[0086]
(3) Capacitance measurement
At room temperature, an LCR measuring instrument (Precision LCR meter HP4284A type) manufactured by Hewlett-Packard Co. was connected between the terminals of the manufactured chip, and the capacity at 120 Hz was defined as the capacity of the chip processed capacitor.
[0087]
(4) Capacitor leakage current measurement
At room temperature, the rated voltage (2.5V, 4V, 6.3V, 10V, 16V, 25V, etc.) of direct current close to about 1/3 to about 1/4 of the formation voltage (DC, 20V) at the time of dielectric fabrication The current value measured after the voltage (6.3 V) was continuously applied for 1 minute between the terminals of the fabricated chip was taken as the leakage current value of the capacitor processed into the chip.
[0088]
(5) High temperature characteristics of capacitors
In a 105 ° C. atmosphere, the capacitor was allowed to stand for 2000 hours with a 4 V voltage applied, and then returned to room temperature.0) / C is defined as a high temperature characteristic, and a product in which this ratio is within ± 20% is judged as a non-defective product and evaluated by the ratio of the number of samples to the good product. The number of samples was 50 in each example.
[0089]
(6) Heat resistance of capacitors
The capacitor was mounted on a 1.5 mm thick laminated substrate together with solder, passed through a 230 ° C. reflow furnace over 30 seconds, and this was repeated three times. Usually, the capacitor is heated about 230 ° C. × 30 seconds × 3 times when passing through the reflow furnace, and has a practical thermal history (for example, soldering of components mounted on the surface of the substrate, soldering mounted on the back surface of the substrate, Evaluation is made for three soldering heat histories when soldering the retrofitted parts.
[0090]
The LC value before passing through the reflow furnace and after passing three times was measured at a rating of 6.3 V, and those having an LC value of 0.05 CV μA or less were judged as non-defective products and evaluated by the ratio of the number of samples to the number of good products. The number of samples was 50 in each example.
[0091]
Method for making sintered body 1:
Using 198 g of niobium ingot and 2 g of zirconium powder, a zirconium-containing niobium ingot (alloy) containing 1 atomic% of zirconium was produced by arc melting. 150 g of this ingot was put into a reaction vessel made of SUS304, and hydrogen was continuously introduced at 400 ° C. for 10 hours. After cooling, the hydrogenated zirconium-containing niobium mass was placed in a SUS304 pot containing SUS balls and ground for 10 hours. Next, a 20% by volume slurry of this hydride with water and a zirconia ball were placed in a spike mill made of SUS304, and wet pulverized for 7 hours. This slurry was centrifuged and decanted to obtain a pulverized product. 1.33 × 10 crushed material2It dried under reduced pressure on conditions of Pa and 50 degreeC. Subsequently, the zirconium hydride-containing niobium powder was 1.33 × 10-2Heating was performed at Pa and 400 ° C. for 1 hour for dehydrogenation. The average particle diameter of the produced zirconium-containing niobium powder was 1 μm, and the zirconium content was 1 atomic% (1 mass%).
[0092]
100 g of this zirconium-containing niobium powder and 100 g of niobium mononitride crystals having an average particle diameter of 0.8 μm are placed in a SUS304 pot together with zirconia balls, and further added with 200 g of ion-exchanged water and rotated at a speed of 40 times per minute. Mixed for 3 hours. This slurry is 1.33 × 102It dried under reduced pressure on conditions of Pa and 50 degreeC. Subsequently, the mixed powder of zirconium-containing niobium powder and niobium mononitride crystals placed in a niobium bat was placed in a sintering furnace, and the inside of the sintering system was replaced with argon.-3Granulation was performed at 1100 ° C. under reduced pressure of Pa. Thereafter, this granulated mass was crushed to obtain a granulated powder having an average particle size of 110 μm. This granulated powder had a zirconium content of 0.5% by mass and a niobium mononitride crystal content of 50% by mass.
[0093]
The obtained zirconium-niobium mononitride crystal-containing niobium granulated powder was molded together with a 0.3 mmφ niobium wire to produce a molded body (approximately 0.1 g) of approximately 0.3 cm × 0.18 cm × 0.45 cm. .
Next, these molded bodies were put into 4 × 10-3The sintered body of the example was obtained by being left at 1200 ° C. for 30 minutes under reduced pressure of Pa.
[0094]
Method 2 for producing a sintered body:
9200 g of niobium pellets and 92 g of zirconium pellets were mixed well, and a zirconium-containing niobium ingot (alloy) containing 1 atomic% of zirconium was prepared by an electron beam melting method. 5000 g of this ingot was put in a reaction vessel made of SUS304, and hydrogen was continuously introduced at 400 ° C. for 10 hours. After cooling, the hydrogenated zirconium-containing niobium mass was placed in a SUS304 pot containing SUS balls and ground for 10 hours. Next, a 20% by volume slurry of this hydride with water and zirconia balls were placed in a spike mill made of SUS304, and wet pulverized for 10 hours. This slurry was centrifuged and decanted to obtain a pulverized product. 1.33 × 10 crushed material2It dried under reduced pressure on conditions of Pa and 50 degreeC. Subsequently, the zirconium hydride-containing niobium powder was 1.33 × 10-2Heating was performed at Pa and 400 ° C. for 1 hour for dehydrogenation. The produced zirconium-containing niobium powder had an average particle size of 0.9 μm and a zirconium content of 1 atomic% (1% by mass). Subsequently, the zirconium-containing niobium powder placed in a niobium bat was placed in a sintering furnace, and the inside of the sintering system was replaced with argon.-3Granulation was performed at 1100 ° C. under reduced pressure of Pa. Thereafter, this granulated mass was crushed to obtain granulated powder having an average particle size of 90 μm. The zirconium content of this granulated powder was 1% by mass.
[0095]
This zirconium-containing niobium granulated powder was placed in a molybdenum reaction vessel, and the inside of the reaction vessel was sufficiently purged with nitrogen. After that, nitrogen was allowed to flow, and heating was continued at 580 ° C. for 5 hours for nitriding. After cooling to room temperature, the inside of the reaction vessel was sufficiently substituted with Ar, and then heated at 950 ° C. for 8 hours to change into niobium mononitride crystals. After cooling to room temperature, a niobium granulated powder containing zirconium-niobium mononitride crystals was obtained.
The zirconium content in the niobium granulated powder containing the zirconium-niobium mononitride crystal was 0.9% by mass, and the content of the niobium mononitride crystal was 55% by mass.
[0096]
The obtained zirconium-niobium mononitride crystal-containing niobium granulated powder was molded together with a 0.3 mmφ niobium wire to produce a molded body (approximately 0.1 g) of approximately 0.3 cm × 0.18 cm × 0.45 cm. .
Next, these molded bodies were put into 4 × 10-3The sintered body of the example was obtained by being left at 1200 ° C. for 30 minutes under reduced pressure of Pa.
[0097]
Method 3 for creating a sintered body:
In 2000 g of potassium fluoride niobate sufficiently dried under reduced pressure at 80 ° C. in a nickel crucible, 10 times the molar amount of sodium fluoride potassium niobate was charged and subjected to a reduction reaction at 1000 ° C. for 20 hours in an argon atmosphere. After the reaction, the reaction mixture was cooled, the reduced product was washed with water, then washed with 95% sulfuric acid and water successively, and then dried under reduced pressure. Further, after pulverizing for 10 hours using a ball mill of an alumina pot containing silica alumina balls, the pulverized product was immersed and stirred in a 3: 2 (mass ratio) mixed solution of 50% nitric acid and 10% hydrogen peroxide. Thereafter, the product was sufficiently washed with water until the pH reached 7, and then dried under reduced pressure. The average particle size of the produced niobium powder was 0.9 μm.
[0098]
500 g of this niobium powder was put into a molybdenum reaction vessel, and the inside of the reaction vessel was sufficiently purged with nitrogen, and then heated at 500 ° C. for 10 hours while flowing nitrogen, followed by nitriding. After cooling to room temperature, the inside of the reaction vessel was sufficiently substituted with Ar and heated at 800 ° C. for 20 hours to change into niobium mononitride crystals. After cooling to room temperature, niobium powder containing niobium mononitride crystals was obtained.
[0099]
500 g of niobium powder containing the niobium mononitride crystal and 10 g of zirconium hydride having an average particle size of 0.9 μm are placed in a SUS304 pot together with zirconia balls, and 200 g of ion-exchanged water is added, and the speed is 20 times per minute. And mixed for 5 hours. This slurry is 1.33 × 102It dried under reduced pressure on conditions of Pa and 50 degreeC. Subsequently, after putting this mixed powder of niobium powder containing zirconium hydride and niobium mononitride crystals into a niobium bat, the bat was put into a sintering furnace and the inside of the sintered system was replaced with argon. × 10-3Granulation was performed at 1150 ° C. under reduced pressure of Pa. Thereafter, this granulated mass was crushed to obtain granulated powder having an average particle size of 150 μm.
The zirconium content in the granulated powder of niobium containing the zirconium-niobium mononitride crystal was 1.8% by mass, and the content of the niobium mononitride crystal was 25% by mass.
[0100]
The obtained zirconium-niobium mononitride crystal-containing niobium granulated powder was molded together with a 0.3 mmφ niobium wire to produce a molded body (approximately 0.1 g) of approximately 0.3 cm × 0.18 cm × 0.45 cm. .
Next, these molded bodies were put into 4 × 10-3The sintered body of the example was obtained by being left at 1200 ° C. for 30 minutes under reduced pressure of Pa.
[0101]
Sintered body preparation method 4:
500 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 SUS304 pot containing SUS balls and ground for 10 hours. Next, a 20% by volume slurry of this hydride with water and a zirconia ball were placed in a spike mill made of SUS304, and wet pulverized for 7 hours. This slurry was centrifuged and decanted to obtain a pulverized product. 1.33 × 10 crushed material2It dried under reduced pressure on conditions of Pa and 50 degreeC.
[0102]
Subsequently, the niobium hydride powder was 1.33 × 10-2Heating was performed at Pa and 400 ° C. for 1 hour for dehydrogenation. The average particle size of the produced niobium powder was 1 μm. 4 × 10 of this niobium powder-3Granulation was performed at 1100 ° C. under reduced pressure of Pa. Thereafter, the granulated mass was crushed to obtain granulated powder having an average particle size of 100 μm.
[0103]
The niobium granulated powder thus obtained was molded together with a 0.3 mmφ niobium wire to produce a molded body (approximately 0.1 g) of approximately 0.3 cm × 0.18 cm × 0.45 cm.
Next, these molded bodies were put into 4 × 10-3The sintered compact of the comparative example was obtained by leaving it to stand at 1200 ° C. for 30 minutes under reduced pressure of Pa.
[0104]
Method 5 for making a sintered body:
In 2000 g of potassium fluoride niobate sufficiently dried under reduced pressure at 80 ° C. in a nickel crucible, 10 times the molar amount of sodium fluoride potassium niobate was charged and subjected to a reduction reaction at 1000 ° C. for 20 hours in an argon atmosphere. After the reaction, the reaction mixture was cooled, the reduced product was washed with water, then washed with 95% sulfuric acid and water successively, and then dried under reduced pressure. Further, after pulverizing for 10 hours using a ball mill of an alumina pot containing silica alumina balls, the pulverized product was immersed and stirred in a 3: 2 (mass ratio) mixed solution of 50% nitric acid and 10% hydrogen peroxide. Thereafter, the product was sufficiently washed with water until the pH reached 7, and then dried under reduced pressure. The average particle size of the produced niobium powder was 0.9 μm. 4 × 10 of this niobium powder-3Granulation was performed at 1100 ° C. under reduced pressure of Pa. Thereafter, the granulated mass was crushed to obtain granulated powder having an average particle size of 100 μm.
[0105]
The niobium granulated powder thus obtained was molded together with a 0.3 mmφ niobium wire to produce a molded body (approximately 0.1 g) of approximately 0.3 cm × 0.18 cm × 0.45 cm.
Next, these molded bodies were put into 4 × 10-3The sintered compact of the comparative example was obtained by leaving it to stand at 1200 ° C. for 30 minutes under reduced pressure of Pa.
[0106]
Capacitor creation method 1:
50 sintered bodies obtained by the same method as the method 2 for preparing sintered bodies were prepared. These sintered bodies were electrolytically oxidized for 6 hours using a 0.1% phosphoric acid aqueous solution at a voltage of 20 V to form a dielectric oxide film on the surface. 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.
[0107]
Capacitor creation method 2:
50 sintered bodies obtained by the same method as the method 2 for preparing sintered bodies were prepared. These sintered bodies were electrolytically oxidized for 6 hours using a 0.1% phosphoric acid aqueous solution at a voltage of 20 V to form a dielectric oxide film on the surface. 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.
[0108]
Capacitor creation method 3:
50 sintered bodies obtained by the same method as the method 2 for preparing sintered bodies were prepared. These sintered bodies were electrolytically oxidized for 6 hours using a 0.1% phosphoric acid aqueous solution at a voltage of 20 V to form a dielectric oxide film on the surface. Next, an equivalent mixture of a 10% aqueous solution of ammonium persulfate and an aqueous solution of 0.5% anthraquinone sulfonic acid is brought into contact with the dielectric oxide film, and then contacted with pyrrole vapor is performed at least five times to form polypyrrole. A counter electrode (counter electrode) was formed.
[0109]
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.
[0110]
Capacitor creation method 4:
50 sintered bodies obtained by the same method as the method 2 for preparing sintered bodies were prepared. These sintered bodies were electrolytically oxidized for 6 hours using a 0.1% phosphoric acid aqueous solution at a voltage of 20 V to form a dielectric oxide film on the surface. 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 the sintered body on which the dielectric was formed was converted into 3,4-ethylene. After dipping in an isopropanol solution (solution 2) containing 18% by mass of dioxythiophene, the film was pulled up and allowed to stand in an atmosphere at 60 ° C. for 10 minutes for oxidative polymerization. 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.
[0111]
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.
[0112]
Examples 1-40:
As shown in Table 2, the sintered body was prepared by changing the content of the niobium mononitride crystal and the content of the alloy component in the same manner as the method 1 or 2 of preparing the sintered body. Capacitors were prepared for 50 sintered bodies using any one of the capacitor preparation methods 1 to 4. The capacitors (50) were evaluated for heat resistance and high temperature characteristics. The results are shown in Table 2.
[0113]
Examples 41-60:
Sintered using niobium powder containing niobium mononitride crystals and additives of the types and amounts shown in Table 3 (elements or their compounds as alloying components) in the same manner as in preparation method 3 of the sintered body. Created the body. Capacitors were prepared for 50 sintered bodies using any one of the capacitor preparation methods 1 to 4. The capacitors (50) were evaluated for heat resistance and high temperature characteristics. The results are shown in Table 3.
[0114]
Comparative Examples 1-8:
For comparison with Examples 1 to 60, a niobium sintered body containing no niobium mononitride crystal and the other alloy component was prepared by a method similar to the method 4 or 5 for forming a sintered body. Capacitors were prepared using any one of the capacitor preparation methods 1 to 4 for 50 sintered bodies. The capacitors (50) were evaluated for heat resistance and high temperature characteristics. The results are shown in Tables 2 and 3.
[0115]
[Table 2]
Figure 0004367827
[0116]
[Table 3]
Figure 0004367827
[0117]
【The invention's effect】
It contains at least one element selected from the group consisting of groups 2 to 16 of the periodic table as an alloy component, and further contains niobium mononitride (Nb2A capacitor containing N) crystals is prepared and a capacitor is prepared using the sintered body, whereby a capacitor having improved high temperature characteristics and heat resistance can be obtained.

Claims (15)

周期律表の2族乃至16族からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を合金成分として合金中に10原子%以下含み、かつ、一窒化二ニオブ結晶を含有するニオブ合金であって、
前記合金は、Zr、W、Y、La、Ce、Nd、Sm、Gd、Dy、Ho、Er、Yb、Ti、Hf、V、Ta、Mo、Mn、Ag、Zn、B、Al、Sb、Mg、Si、Ba、及びSからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を合金成分として合金中に0.01原子%以上含み、
前記一窒化二ニオブ結晶は合金中に0.1〜70質量%含まれ、
残部がニオブ及び不可避不純物からなることを特徴とするコンデンサ用ニオブ合金。
A niobium alloy containing at least one element selected from the group consisting of groups 2 to 16 of the periodic table as an alloy component in an alloy of 10 atomic% or less and containing a niobium mononitride crystal,
The alloys include Zr, W, Y, La, Ce, Nd, Sm, Gd, Dy, Ho, Er, Yb, Ti, Hf, V, Ta, Mo, Mn, Ag, Zn, B, Al, Sb, Containing at least one element selected from the group consisting of Mg, Si, Ba, and S as an alloy component in an alloy of 0.01 atomic% or more,
The niobium mononitride crystal is contained in the alloy in an amount of 0.1 to 70% by mass,
A niobium alloy for capacitors, wherein the balance is niobium and inevitable impurities.
合金成分がZr、W、Y、La、Ce、Nd、Sm、Gd、Dy、Ho、Er、Yb、Ti、Hf、V、Ta、Mo、Mn、Ag、Zn、B、Al、Sb、Si、及びSからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素である請求項1に記載のコンデンサ用ニオブ合金。  Alloy components are Zr, W, Y, La, Ce, Nd, Sm, Gd, Dy, Ho, Er, Yb, Ti, Hf, V, Ta, Mo, Mn, Ag, Zn, B, Al, Sb, Si 2. The niobium alloy for capacitors according to claim 1, which is at least one element selected from the group consisting of S and S. 3. ニオブ合金が平均粒径が0.05〜5μmの粉体である請求項1または2に記載のコンデンサ用ニオブ合金。  The niobium alloy for capacitors according to claim 1 or 2, wherein the niobium alloy is a powder having an average particle size of 0.05 to 5 µm. ニオブ合金が、0.5〜40m2/gのBET比表面積を持つ請求項1乃至3のいずれか1項に記載のコンデンサ用ニオブ合金。The niobium alloy for capacitors according to any one of claims 1 to 3, wherein the niobium alloy has a BET specific surface area of 0.5 to 40 m 2 / g. 周期律表の2族乃至16族からなる群より選ばれる少なくとも1種のニオブ合金の合金成分となる元素またはその化合物、ニオブまたはニオブ化合物、及び一窒化二ニオブ結晶を含むコンデンサ用ニオブ組成物粉であって、前記組成物粉を合金としたときに、請求項1に記載の合金組成となることを特徴とするコンデンサ用ニオブ組成物粉。  Niobium composition powder for a capacitor comprising an element or compound thereof, niobium or a niobium compound, and a niobium mononitride crystal as an alloy component of at least one niobium alloy selected from the group consisting of groups 2 to 16 of the periodic table A niobium composition powder for a capacitor having the alloy composition according to claim 1 when the composition powder is an alloy. 合金成分がZr、W、Y、La、Ce、Nd、Sm、Gd、Dy、Ho、Er、Yb、Ti、Hf、V、Ta、Mo、Mn、Ag、Zn、B、Al、Sb、Si、及びSからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素である請求項に記載のコンデンサ用ニオブ組成物粉。Alloy components are Zr, W, Y, La, Ce, Nd, Sm, Gd, Dy, Ho, Er, Yb, Ti, Hf, V, Ta, Mo, Mn, Ag, Zn, B, Al, Sb, Si The niobium composition powder for capacitors according to claim 5 , which is at least one element selected from the group consisting of S and S. 請求項1乃至のいずれか1項に記載のニオブ合金の粉体を造粒して得られるコンデンサ用ニオブ造粒物。A niobium granule for a capacitor obtained by granulating the niobium alloy powder according to any one of claims 1 to 4 . 請求項またはに記載のニオブ組成物粉を造粒して得られるコンデンサ用ニオブ造粒物。A niobium granule for a capacitor obtained by granulating the niobium composition powder according to claim 5 or 6 . ニオブ造粒物の平均粒径が10〜500μmである請求項またはに記載のコンデンサ用ニオブ造粒物。The niobium granule for capacitors according to claim 7 or 8 , wherein the niobium granule has an average particle size of 10 to 500 µm. 請求項1乃至のいずれか1項に記載のニオブ合金を焼結して得られる焼結体。The sintered compact obtained by sintering the niobium alloy of any one of Claims 1 thru | or 4 . 請求項またはに記載のニオブ組成物粉を焼結して得られる焼結体。A sintered body obtained by sintering the niobium composition powder according to claim 5 or 6 . 請求項乃至のいずれか1項に記載のニオブ造粒物を焼結して得られる焼結体。A sintered body obtained by sintering the niobium granule according to any one of claims 7 to 9 . 請求項10乃至12のいずれか1項に記載の焼結体を一方の電極とし、その焼結体表面上に形成された誘電体と、前記誘電体上に設けられた対電極とから構成されたコンデンサ。The sintered body according to any one of claims 10 to 12 is used as one electrode, and includes a dielectric formed on the surface of the sintered body and a counter electrode provided on the dielectric. Capacitor. 請求項13に記載のコンデンサを使用した電子回路。An electronic circuit using the capacitor according to claim 13 . 請求項13に記載のコンデンサを使用した電子機器。An electronic device using the capacitor according to claim 13 .
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