JPH0917686A

JPH0917686A - コンデンサ

Info

Publication number: JPH0917686A
Application number: JP16105295A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Naito; 康行内藤; Mikio Hayashi; 幹生林
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1995-06-27
Filing date: 1995-06-27
Publication date: 1997-01-17

Abstract

(57)【要約】【目的】複雑な製造工程を必要とせず、生産性に優
れ、かつ、小型で大容量のコンデンサを提供する。【構成】チタンを主成分とする金属よりなる多孔性の
焼結体２と、該焼結体の表面の少なくとも一部に形成さ
れた一般式ＡＴｉＯ₃（但し、ＡはＢａまたはＳｒ）で
表されるペロブスカイト型複合酸化物を主成分とする誘
電体膜３と、該誘電体膜３の表面に形成された導体また
は半導体と、該導体または半導体と導通し、前記焼結体
と対向する対向電極とを備え、前記誘電体膜３の表面に
形成された導体または半導体は、導電性高分子材料から
なるコンデンサである。また、前記導電性高分子材料
は、ＴＣＮＱ（７・７・８・８テトラシアノキノジメタ
ン）型錯塩またはポリピロールである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、コンデンサに関し、
詳しくは、小型で大きな静電容量を得ることが可能なコ
ンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の小型大容量コンデンサとしては、
例えば、タンタル電解コンデンサやアルミニウム電解コ
ンデンサなどの電解コンデンサが知られている。

【０００３】タンタル電解コンデンサは、金属タンタル
の陽極酸化皮膜を誘電体として利用したコンデンサであ
り、長寿命であること、温度特性が良好であること、小
型化できること、周波数特性が比較的良好であることな
どの特徴を有している。

【０００４】また、アルミニウム電解コンデンサは、上
記のタンタル電解コンデンサよりも大きな静電容量を得
ることができるという特徴を有しており、電源回路など
に広く用いられている。

【０００５】さらに、これらの電解コンデンサのほかに
も、小型大容量コンデンサとして、積層セラミックコン
デンサが広く用いられている。この積層セラミックコン
デンサは周波数特性が良好であること、絶縁抵抗が高い
こと、単位体積当たりの静電容量が大きいことなどの特
徴を有している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、タンタル電解
コンデンサにおいては、タンタルの地金が高価であるた
め、製品であるコンデンサが高価なものになるという問
題点があり、また、構造的に単一酸化物層を誘電体層に
使用しているため、誘電体層を高誘電率化することが困
難であり、大容量化には限界があるという問題点があ
る。

【０００７】また、アルミニウム電解コンデンサにおい
ては、アルミニウムの陽極酸化膜を誘電体層として利用
しているが、漏れ電流が大きく、寿命が短いという問題
点がある。

【０００８】さらに、上記のいずれの電解コンデンサに
も極性があり、電気、電子回路に組み込む工程で、その
方向（極性）を識別して組み込まなければならないた
め、実装工程での作業性が悪いという問題点がある。

【０００９】一方、積層セラミックコンデンサにおいて
は、小型、大容量化を図るために、誘電体の厚みを薄く
する試みがなされているが、１μｍを下回る誘電体の厚
さで良好な積層構造を実現することはできていない。

【００１０】そこで本発明の目的は、上記問題点を解決
するものであり、複雑な製造工程を必要とせず、生産性
に優れ、かつ、小型で大容量のコンデンサを提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は請求項１におい
て、コンデンサは、チタンを主成分とする金属よりなる
多孔性の焼結体と、該焼結体の表面の少なくとも一部に
形成された一般式ＡＴｉＯ₃（但し、ＡはＢａまたはＳ
ｒ）で表されるペロブスカイト型複合酸化物を主成分と
する誘電体膜と、該誘電体膜の表面に形成された導体ま
たは半導体と、該導体または半導体と導通し、前記焼結
体と対向する対向電極とを備え、前記導体または半導体
は導電性高分子材料からなることを特徴とするものであ
る。

【００１２】また、請求項２において、前記導電性高分
子材料は、ＴＣＮＱ（７・７・８・８テトラシアノキノ
ジメタン）型錯塩またはポリピロールであることを特徴
とするものである。

【００１３】

【作用】本発明の請求項１によれば、コンデンサにおい
て、チタンを主成分とする金属よりなる多孔性の焼結体
の表面に、一般式ＡＴｉＯ₃（但し、ＡはＢａまたはＳ
ｒ）で表されるペロブスカイト型複合酸化物を主成分と
する誘電体膜が形成され、さらに、この誘電体膜の表面
に導体または半導体からなる電極が形成されているた
め、焼結体を大きくしなくても、電極となる焼結体の表
面積、および導体または半導体からなる電極の表面積を
増大させることができる。したがって、コンデンサ全体
を大型化せずに、より大きな静電容量を実現することが
できる。

【００１４】さらに、誘電体膜の表面に形成される導体
または半導体は導電性高分子であって、これがＴＣＮＱ
型錯塩またはポリピロールからなり、高温度の熱処理を
行う必要がないため、誘電体膜を損なうことなくコンデ
ンサを製造することができる。

【００１５】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。

【００１６】図１は本発明のコンデンサの多孔性の焼結
体部分の拡大断面図である。１は埋設されたチタンワイ
ヤー、２は多孔性の焼結体、３は焼結体表面に形成され
た誘電体膜、４は誘電体膜表面に形成された導体または
半導体からなる電極、をそれぞれ示している。

【００１７】図２は本発明のコンデンサの断面図であ
る。１はチタンワイヤー、５は多孔性の焼結体からなる
コンデンサ素子、６はグラファイト層、７は銀電極層、
８はリード線、９ははんだ、１０は外装樹脂、をそれぞ
れ示している。

【００１８】図３は多孔性の焼結体に誘電体膜を形成す
る装置の概略図である。２は多孔性の焼結体、１１はフ
ッ素樹脂製ビーカー、１２は水熱処理溶液、１３は白金
板、１４はオートクレーブ、１５は直流電源、１６は白
金線、をそれぞれ示している。

【００１９】（実施例１）まず、チタン金属からなる多
孔性の焼結体を得た。すなはち、平均粒径５０μｍのチ
タン金属粉末を円柱状に成形した。この際、一方の電極
取り出しリード線として、チタンワイヤーの一部をチタ
ン金属粉末に埋設して成形した。その後、この成形体を
５×１０^-6〜３×１０^-7ｔｏｒｒの真空中、８００℃の
温度で焼成して多孔性の焼結体を得た。

【００２０】次に、図３に示す装置を用いて、この多孔
性の焼結体に誘電体膜を形成した。すなわち、０. ５モ
ル／リットルの水酸化ストロンチウム水溶液を、水酸化
ナトリウムを用いてｐＨ１３．５に調整した水熱処理溶
液１２を準備した。次に、フッ素樹脂製ビーカー１１内
で、この水熱処理溶液１２に多孔性の焼結体２および白
金板１３を浸漬した。それとともに、オートクレーブ１
４を密閉したときにも、外部の直流電源１５から、多孔
性の焼結体２および白金板１３に電力を供給できるよう
に、あらかじめ配線しておいた一対のフッ素樹脂コート
を施した白金線１６を、多孔性の焼結体２及び白金板１
３に接続した。そして、ビーカー１１内の水熱処理溶液
１２中に多孔性の焼結体２と白金板１３が浸漬された状
態で、オートクレーブ１４を密閉した。

【００２１】この状態で１５０℃まで昇温し、その後６
０分間、この温度に保持して、水熱処理を行うと同時
に、多孔性の焼結体２と白金板１３の間に、直流電圧１
０Ｖを印加して定電圧電解処理を施した。次に、処理後
の多孔性の焼結体２を蒸留水中で十分に超音波洗浄した
後、１２０℃で６０分間乾燥した。

【００２２】この方法により、図１に示すように、多孔
性の焼結体２の全表面に厚さ約１.０μｍのチタン酸ス
トロンチウム多結晶からなる誘電体膜３を形成した。

【００２３】つぎに、この誘電体膜３の表面に、導体ま
たは半導体からなる電極４として、導電性有機高分子材
料であるＴＣＮＱ型錯塩の膜を形成した。すなわち、ま
ず、Ｎ- ｎ- ブチルイソキノリニウム（ＴＣＮＱ）₂を
１００重量部と、ペンタエリスリトール１０重量部と、
ＴＣＮＱ１０重量部を分取し、アセトンを加えてペース
ト状とした後、アセトンが揮散し乾燥するまで均一に混
合した。この操作を３回繰り返したのち、約４０℃で減
圧乾燥し、アセトンを完全に揮散させ、さらに粉砕して
有機高分子材料からなる固体電解質を得た。

【００２４】その後、この電解質をアルミニウム製円筒
状ケースに充填し、約２６０℃で加熱融解させ、一方、
同じ温度で約２０秒間予熱しておいた前記チタン酸スト
ロンチウム多結晶からなる誘電体膜３を形成した多孔性
の焼結体２をこの融液に浸漬し、冷却することによって
誘電体膜上に電極として形成した。

【００２５】その後、図２に示すように、この多孔性の
焼結体からなるコンデンサ素子５に対して、通常の固体
電解コンデンサと同様に、順次、グラファイト層６、銀
電極層７を設けて対向電極を形成し、他方のリード線８
をはんだ９によって取り付け、外装樹脂１０を施してコ
ンデンサとした。

【００２６】（実施例２）まず、実施例１と同様な方法
によって、多孔性の焼結体の表面に、厚さ約１．０μｍ
のチタン酸ストロンチウム多結晶からなる誘電体膜を形
成した。

【００２７】次に、この誘電体膜表面に導電性有機高分
子材料であるポリピロール膜を形成した。すなわち、水
またはアセトニトリルなどの有機溶媒に、酸化剤として
塩化第二鉄、過酸化水素水等を溶解し、これにピロール
モノマーを加えることにより、化学重合法による粉末状
のポリピロールをプリコート層として形成した。

【００２８】さらに、支持電解質とピロールモノマーを
溶解した電解液中に、プリコート層を付けた多孔性焼結
体を陽極として電解重合を行って、導電性の良好な層状
のポリピロールを形成した。

【００２９】その後、この多孔性焼結体に対して、実施
例１と同じ方法により、外部電極、リ−ド線、外装樹脂
を施してコンデンサとした。

【００３０】（比較例）実施例１と同様な方法によっ
て、チタン酸ストロンチウム薄膜を形成した多孔性の焼
結体を硝酸マンガン溶液に浸漬し、温度２００〜４００
℃で熱処理して，チタン酸ストロンチウム薄膜の表面に
二酸化マンガン層を形成した。

【００３１】その後、この多孔性焼結体に対して、実施
例１と同じ方法により、対向電極、リ−ド線、外装樹脂
を施してコンデンサとした。

【００３２】上記実施例１、２および比較例で作成した
各コンデンサについて、静電容量（周波数１ｋＨｚ，電
圧１Ｖｒｍｓ）、ｔａｎδ（周波数１ｋＨｚ，電圧１Ｖ
ｒｍｓ）、絶縁抵抗（電圧６．３Ｖｄｃ，１２０秒）に
ついて測定した結果を表１に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】以上の結果から明らかなように、誘電体膜
の表面に形成された導体または半導体が導電性高分子で
あり、それがＴＣＮＱ錯塩またはポリピロールからなる
場合は、従来の二酸化マンガンからなるものに比べて絶
縁抵抗が高く、また、等価直列抵抗が小さく、高周波特
性に優れている。

【００３５】なお、本実施例においては、バリウムやス
トロンチウムのイオン源として水酸化物を用いたが、こ
れに限定されるものではなく、ｐＨ調整剤についても水
酸化ナトリウムに限らず、他の水酸化物、例えば水酸化
カリウムや水酸化リチウム等を用いることが可能であ
る。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、本発明のコンデンサは、
多孔性の焼結体と、焼結体の表面の誘電体膜と、誘電体
膜の表面の導体または半導体と、導体または半導体膜と
導通する対向電極とを備えて構成されているため、小型
で大容量のコンデンサが実現できる。そして、誘電体膜
がペロブスカイト型複合酸化物を主成分とするために、
単一酸化物に比べて誘電率が大きいものが得られ、より
大容量のコンデンサを得ることができる。

【００３７】また、前記誘電体膜がペロブスカイト型複
合酸化物を主成分とするために、単一酸化物に比べて誘
電率が大きいものが得られ、大容量のコンデンサを得る
ことができる。

【００３８】また、前記誘電体膜の表面に形成された導
電性高分子材料は、導電性の良好なポリピロール、また
はＴＣＮＱ型錯塩からなるため、等価直列抵抗が小さ
く、高周波特性に優れたコンデンサを得ることができ
る。

【００３９】さらに、導電性高分子材料は二酸化マンガ
ンと違って、誘電体膜上に形成後、熱処理を必要としな
い。したがって、ペロブスカイト型複合酸化物からなる
誘電体膜を損傷する危険が少なく、優れた品質のコンデ
ンサを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコンデンサの多孔性の焼結体の部分断
面図である。

【図２】本発明のコンデンサの断面図である。

【図３】多孔性の焼結体に誘電体膜を形成する装置の概
略図である。

【符号の説明】

１チタンワイヤー２多孔性の焼結体３誘電体膜４導体または半導体からなる電極５コンデンサ素子６グラファイト層７銀電極層８リード線９はんだ１０外装樹脂

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チタンを主成分とする金属よりなる多孔
性の焼結体と、該焼結体の表面の少なくとも一部に形成
された一般式ＡＴｉＯ₃（但し、ＡはＢａまたはＳｒ）
で表されるペロブスカイト型複合酸化物を主成分とする
誘電体膜と、該誘電体膜の表面に形成された導体または
半導体と、該導体または半導体と導通し、前記焼結体と
対向する対向電極とを備え、前記導体または半導体は導
電性高分子材料からなることを特徴とするコンデンサ。
【請求項２】導電性高分子材料は、ＴＣＮＱ型錯塩ま
たはポリピロールであることを特徴とする請求項１記載
のコンデンサ。