JPS63126210A - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はペロブスカイト型構造を有する複合酸化物を固
体電解質として用いる固体電解コンデンサの製造方法に
関するものである。

従来の技術 近年、電気機器回路のディジタル化にともなって、そこ
に使用されるコンデンサも高周波領域でのインピーダン
スが低く、小型大容量のものへの要求が高まっている。

従来、高周波領域用のコンデンサとしては、プラスチッ
クフィルムコンデンサ、マイカコンデンサ、積層セラミ
ックコンデンサが用いられているが、フィルムコンデン
サおよびマイカコンデンサでは形状が大きくなってしま
うために大容量化がむずかしく、また積層セラミックコ
ンデンサでは、小型大容量になればなるほど、温度特性
が悪くなり、価格が非常に高くなるという欠点がある。

一方、大容量タイプのコンデンサと（−て知られろもの
に、アルミニウム乾式電解コンデンサあるいはアルミニ
ウムまたはメンタル固体電解コンデンサなどがある。こ
ねらのコンデンサは誘電体となる陽極酸化皮膜を非常に
薄くできるために大容量が実現できるのであるが、その
反面、酸化皮膜の損傷がおきやすいために、酸化皮膜と
陰極の間に損傷を修毅するための電解質を設ける必要が
ある。アルミニウム乾式電解コンデンサでは、エツチン
グをほどこした陽、陰極アルミニウム箔を紙のセパレー
タを介して巻き取り、液状の電解質をセパレータに含浸
して用いている。

このため、電解質の液加れ、蒸発等の理由により経時的
に静電容量の減少や損失（ｔａｎδ）の増大が起ると同
時に、電解質のイオン伝導性により高周波特性および低
温特性が著しく劣る等の欠点を有している。又、アルミ
ニウム、タンタル固体電解コンデンサでは、上記アルミ
ニウム乾式電解コンデンサの欠点を改良するために固体
電解質として二酸化マンガンが用いられている。この固
体電解質は硝酸マンガン水溶液に陽極素子を浸漬し、３
５０℃前後の温度で熱分解して得られている。このコン
デンサの場合、電解質が固体のため、高温における電解
質の流出、低温域での凝固から生ずる性能の低下などの
欠点がなく、液状電解質を用いたコンデンサに比して良
好な周波数特性および温度特性を示すが、硝酸マンガン
の熱分解による酸化皮膜の損傷及び二酸化マンガンの比
抵抗が高いことなどの理由から、高周波領域のインピー
ダンスあるいは損失は積層セラミックコンデンサあるい
はプラスチックフィルムコンデンサと比較して１けた以
上高い値となっている。

前記の問題を解決するために近年、有機半導体であるＴ
ＣＮＱ塩を用いることが提案さ名ている。

ＴＣＮＱ塩は導電性が高く、陽極酸化性を有するので、
高周波特性が良好で大容量のコンデンサが可能となる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながらＴＣＮＱ塩を用いたコンデンサでは高耐電
圧のものが得られに（い、あるいは高温放置における信
頼性においてもまた、その際に有害なＨＣＮガスを発生
し容量の変化や、漏れ電流の増大などがあり改善されね
ばならない点がある。上記にのべてきたコンデンサで特
性がすぐれたもので薄型の形状のものをつくるという点
でも製造工程上それぞれに困難さをもっている。

本発明は上記従来の問題点を解決するもので、高周波特
性、高温放置における寿命の信頼性の改善をはかるのが
目的である。

問題点を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するもので、その技術的手段は
、ペロプスカイト構造を有する電子と酸素イオン混合導
電材料５ｒｘＬａｌ、Ｃｏ１−、Ｆｅｙ０３−δで表わ
される材料をスパッタリングあるいはイオンブレーティ
ング法により弁金属上に形成されている誘電体膜となる
酸化皮膜上に薄膜状に形成するものである。

作　　　　用 本発明は、高周波特性がすぐねているコンデンサを提供
する電解質であるＭｒ、２やＴＣＮＱ塩より電気抵抗が
１〜２けた小さいペロブスカイト型構造を有する複合酸
化物を固体電解質として用いろことにより、低インピー
ダンスで使用限界周波数が改善されたコンデンサが提供
できる。また、耐熱性にすぐれているため高温において
も良好な信頼性を示す。

また本発明において、上記混合導電材料としては、電気
抵抗を小さくして高周波特性をすぐれたものにするため
に、δ＜０．５、Ｘ＝（１＋ｙ）／２、ｏ＜ｙ＜ｉであ
ることが望ましく、更にコンデンサを構成する陽極とし
ては、Ａｌ、　Ｔｔ、　Ｔａ、　Ｎｂ、　Ｍｏ　。

Ｗのような弁金属が望ましい。ここで用いろペロブスカ
イト型の複合酸化物の薄膜の固有抵抗は１０〜１０Ω・
αの範囲にある。スパッタリングやイオンブレーティン
グを行う際、製膜される基板、すなわち酸化皮膜のつい
た弁金属を加熱したり、あるいは製膜後熱処理を酸化皮
膜が破壊しない温度で行うことにより結晶性を向上させ
て電気抵抗を低くすることができる。この場合、このペ
ロプスカイト型構造を有する複合酸化物は固体電解質の
役目と同時に他方の電極の役目もかねることができろ。

また、この俊合酸化物の膜と誘電体である酸化皮膜との
密着性はＴＣＮＱ塩などと比較してすぐわているし、こ
の材料の耐熱性は酸化皮膜よりすぐれているので、この
コンデンサを良好な高温安定性を示す。

実施例 以下に本発明の実施例を詳細に説明する。

複合酸化物としてはＳｒｏ、５Ｌａｏ、ｇＣｏ３−δを
選択した。

この焼成物は次のようにして作製した。出発原料である
酢酸ランタニウム、酢酸ストロンチウム、酢酸コバルト
の混合物を４５０〜５００℃で熱分解し、ひきつづき９
００℃以上の温度で固相反応させることなよって作製し
た。δはヨードメトリイより求めた結果０．０５であっ
た。固有抵抗値は５Ｘ１０−’Ω・αであった。

弁金属としてはＡＩを用いて、７５Ｖで化成処理を行っ
て誘電皮膜を作製した。この表面ＫＲＦスパッタリング
法により上記焼成物の薄膜を作製した。薄膜の作製条件
としては、ターゲツト材としては上記の焼成物を粉末状
で使用し、ガス雰囲気はＡｒガスで、ガス圧ＩＱ　　ｔ
ｏｒｒで、出力は３００　Ｗであった。基板温度は２０
０℃とした。膜厚は１．５μであった。薄膜にした場合
の電気抵抗は７×１００・鋸であった。ＡＩ金金属陽極
とし、他方の陰極としてこの固体電解質膜を用いてコン
デンサ特性を測定したところ、ＩＫＨｇにおいて、容量
０．５μＦ、　　ｊａｎδ８％であった。陶れ電流はＩ
ＯＶ印加で２μＡ程度であった。容量達成率は８５チ程
度であった。Ｉ　ＭＨｇでのインピーダンスはＩｏｎ・
Ωと低く高周波特性がすぐれていることがわかった。焼
成物の組成を前記でのべた範囲で変化しても、スパッタ
リングにより作製さハた電気抵抗は１０〜１０Ω命αで
あり、前記と同等のコンデンサ特性を示した。弁金属を
Ｔｉ、　Ｔａ、　Ｎｂ、　Ｍｏ、　Ｗを用いても同等の
コンデンサが得られた。薄膜の作製方法を直流スパッタ
リング、あるいはイオンプレ、−ティング法で行っても
電解質膜の特性は同様なものであった。

また、この様にして作製されたコンデンサを１３０′Ｃ
Ｋ長時間放置後、コンデンサ特性を測定しても特性の劣
化はみられず、耐熱性圧すぐれているコンデンサである
ことがわかった。

発明の効果 以上要するに本発明は、固体電解質として、ペロブスカ
イト型構造を有する複合酸化物のスパッタリング法やイ
オンブレーティング法により作製された薄膜を用いるも
ので、高周波特性がすぐれ、かつ耐熱性のすぐれたコン
デンサが提供できるという利点を有する。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）弁作用金属からなる一方の電極と、前記弁作用金
   属の酸化物表面上に、化学式Ｓｒ＿ｘＬａ＿１＿−＿ｘ
   Ｃｏ＿１＿−＿ｙＦｅ＿ｙＯ＿３＿−＿δで表わされる
   ペロブスカイト型構造を有する複合酸化物の薄膜をスパ
   ッタリング法またはイオンプレーディング法により作製
   することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
2. （２）複合酸化物は、０≦ｙ≦１、δ≦０．５であり、
   かつｘ＝（１＋ｙ）／２の関係を有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の固体電解コンデンサの製
   造方法。
3. （３）弁作用金属が、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗのい
   ずれかであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の固体電解コンデンサの製造方法。