WO2002093596A1 - Poudre de monoxyde de niobium, produit fritte de monoxyde de niobium et condensateur utilisant ledit produit fritte de monoxyde de niobium - Google Patents

Poudre de monoxyde de niobium, produit fritte de monoxyde de niobium et condensateur utilisant ledit produit fritte de monoxyde de niobium Download PDF

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Kazumi Naito
Toshiya Kawasaki
Kouichi Wada
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Showa Denko K.K.
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    • C04B2235/3298Bismuth oxides, bismuthates or oxide forming salts thereof, e.g. zinc bismuthate
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    • C04B2235/3418Silicon oxide, silicic acids, or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
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    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/72Products characterised by the absence or the low content of specific components, e.g. alkali metal free alumina ceramics
    • C04B2235/726Sulfur content
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Definitions

  • Niobium oxide powder niobium oxide sintered body, and capacitor using niobium monoxide sintered body Relationship with related applications
  • the present invention relates to a niobium monoxide powder and a sintered body which can stably produce a capacitor having a large capacity per unit mass, a low equivalent series resistance (ESR), a good leakage current characteristic and a good moisture resistance.
  • the present invention relates to capacitors used and manufacturing methods thereof. Background art
  • Capacitors used in electronic devices such as mobile phones and personal computers are desired to be small and large in capacity.
  • tantalum capacitors are preferred because of their large capacity for their size and good performance.
  • a sintered body of tantalum powder is used as the anode body of a tantalum capacitor. By sintering this powder after molding, it is integrated into an electrode called a sintered body.
  • the inside of the sintered body has a complicated three-dimensional shape in which the particles of the powder are electrically and mechanically connected.
  • a capacitor to be formed is impregnated with a material to be a counter electrode. The capacitance of the fabricated capacitor depends microscopically on the state of contact between the counter electrode material and the dielectric film layer, as long as the dielectric film layer is uniformly adhered to the surface inside and outside the sintered body. .
  • the method of increasing the mass of the sintered body inevitably increases the shape of the capacitor and does not satisfy the demand for miniaturization.
  • the method of increasing the specific surface area by pulverizing the tantalum powder the diameter of the pores of the tantalum sintered body is reduced, and the number of closed pores is increased in the sintering step, so that impregnation of the cathode agent in a later process becomes difficult. It becomes difficult.
  • the contact state with the dielectric film layer is assumed to be complete, and the capacitance appearance rate (also referred to as the cathode agent impregnation rate) at that time is 100%.
  • the capacitance appearance rate also referred to as the cathode agent impregnation rate
  • the capacitance appearance rate 100%.
  • the capacity appearance rate is as high as 50%. Sometimes less than that.
  • the moisture resistance of the manufactured capacitor could not be sufficiently obtained.
  • the tantalum powder for producing a tantalum sintered body has a small pore diameter, the pore diameter of the sintered body is inevitably small, and the capacity appearance rate is low. As a result, there is a problem that the ESR cannot be lowered.
  • One of the means to solve these drawbacks is to use an electrode material that has a dielectric constant greater than tantalum to produce a sintered body that has a high capacitance appearance rate, and use this as the electrode for a capacitor. Conceivable.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-157226 discloses that a valve action metal fine powder having a particle size of 2.0 / m or less is compacted from agglomerated powder and sintered, and the compacted sintered body is finely divided. There is disclosed a method for manufacturing a sintered element for a capacitor, which is cut, joined to a lead portion, and then sintered again. However, the publication does not show details of the method and characteristics of the niobium capacitor.
  • U.S. Pat. No. 4,084,965 discloses a capacitor obtained by hydrogenating and pulverizing a web ingot to obtain niobium powder having an average particle diameter of 5.1 ⁇ m and sintering the niobium powder.
  • the disclosed capacitor has a large leakage current (hereinafter abbreviated as L C) value and is not practical.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-242004 discloses that the LC value is improved by nitriding a part of niobium powder.
  • niobium powder such as niobium monoxide used in capacitors is an important factor in the process of molding niobium powder. Large, about 4 g / ml, which was not enough for molding.
  • This is preferable as a sintered body material, and has a good workability during molding, is easy to continuously mold, and enables stable production of capacitors. Providing a method It is in.
  • niobium monoxide sintered body having a specific pore distribution preferably a niobium monoxide sintered body having a pore distribution having a plurality of pore diameter peak tops is used for the capacitor electrode
  • a high performance is obtained.
  • niobium monoxide powder having a tapping density of preferably 0.5 to 2.5 g / m1 and more preferably an average particle size of 100 to 1000 // m has a good flowability and can be continuously molded. It is possible and preferable as the sintered body material, and it has been found that a capacitor having a low leakage current value can be stably produced by using this niobium monoxide powder.
  • the niobium monoxide sinter formed by using a monoxide powder having a pore size distribution having a plurality of peak tops of pore diameters, and all of the pore diameter peak tops being 0.5 ⁇ 1 or more. It has been found that when a capacitor is used as a capacitor electrode, a low capacitance and a high ESR can be achieved.
  • magnesium canolemium, strontium, balium, scandium, yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium.
  • the oxide monoxide powder according to the above item [1] containing at least one other element selected from the group consisting of tin, lead, nitrogen, phosphorus, arsenic, antimony, bismuth, sulfur, selenium, and tellurium.
  • Pore distribution has multiple pore diameter peaks
  • a niobium monoxide sintered body for a capacitor electrode wherein the pore distribution of the niobium monoxide sintered body has a plurality of pore diameter peak tops.
  • the peak of the two peaks with the highest relative intensity among the tops of the plurality of pore diameter peaks is in the range of 0.2 to 0.7 / zm and 0.7 to 3 / m, respectively.
  • the peak with the highest relative intensity is located on the large diameter side of the peak with the next highest relative intensity [1 3 ]
  • [2 0 sintered body, 1 4 00 ° C in the previous section is a sintered body was Tokura from NbO moldings giving a sintered body having a CV value of sintered case 40000 to 200000 FVZ g
  • [11] The niobium monoxide sintered body according to any one of [1] to [19].
  • [21] The sintered body of niobium monoxide according to any one of [11] to [20] is used as one electrode, and a dielectric material interposed between the sintered body and the counter electrode. Capacitors.
  • the counter electrode is at least one material selected from the group consisting of an electrolyte solution, an organic semiconductor, and an inorganic semiconductor.
  • the counter electrode is an organic semiconductor
  • the organic semiconductor is an organic semiconductor consisting of benzopyrroline tetramer and chloral, an organic semiconductor containing tetrathiotetracene as a main component, and tetrasanoquinodimethane.
  • the conductive polymer is represented by the following general formula (1) or general formula (2)
  • the conductive polymer is represented by the following general formula (3)
  • R 6 and R 7 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or the alkyl groups are located at any positions relative to each other.
  • At least one or more 5- to 7-membered saturated hydrocarbon ring containing two oxygen atoms Represents a substituent forming a structure.
  • the cyclic structure includes those having a vinylene bond which may be substituted, and those having a phenylene structure which may be substituted.
  • the capacitor according to the above item [26] which is a conductive polymer containing a repeating unit represented by:
  • [31] A method for producing niobium oxide powder, comprising the step of activating niobium monoxide or an oxy-op compound (also referred to as “pore formation treatment”). [10] The method for producing niobium monoxide powder according to any one of [1] to [10].
  • the average particle size of the niobium monoxide or niobium monoxide compound to be activated is ⁇ . ⁇ !
  • niobium oxide or monoxide is a compound of magnesium, calcium, strontium, barium, scandium, yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium , Gadolinium, terbium, dysprosium, honolemium, enolevium, thulium, ytterbium, norethethium, titanium, zirconium, hafnium, vanadium, tantanole, molybdenum, tungsten, manganese, rhenium, noremium, male Rhodium, iridium, palladium, platinum, silver, gold, zinc, cadmium, mercury, boron, aluminum.gallium, indium, thallium, carbon, silicon, germanium, tin, lead, nitrogen, phosphorus, arsenic At least one element selected from the group consisting of, antimony, bismuth, sulfur
  • the solvent is water, alcohols, ethers, cellsolves. At least one selected from the group consisting of ketones, aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, and halogenated hydrocarbons [37]
  • activators naphthalene, anthracene, quinones, camphor, polyacrylic acrylic acid, polyacrylic acrylic acid esters, polyacrylic Riruami de. Poly Metata acrylic acid, Porimetatariru acid esters, polymethacrylate Rinore Ami de, poly vinylalcohol Nore, NH 4 C 1, Z n O, WO 2, S n O 2, M n 0 at least selected from 3 the group consisting of a one items [4 2] the method for producing a niobium monoxide powder described.
  • the activator may be a water-soluble substance, an organic solvent-soluble substance, an acidic solution-soluble substance, an alkaline solution-soluble substance, a substance which forms a complex and becomes such a soluble substance, or a substance which is not soluble at 2000 ° C or lower.
  • the activator is a compound of a metal and carbonic acid, sulfuric acid, sulfurous acid, halogen, perhalic acid, hypohalous acid, nitric acid, nitrous acid, phosphoric acid, acetic acid, oxalic acid or boric acid, or a metal or metal water
  • the activator is at least one selected from the group consisting of metal carbonates, metal bicarbonates, metal hydroxides, and metal oxides, and has a melting point higher than the temperature in the sintering step. 46] The method for producing a niobium monoxide powder according to the above.
  • the activator is lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, francium, beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, radium, scandium, yttrium.
  • the activation treatment is a treatment in which the activator is removed by heating and Z or reducing the pressure before or during the sintering step.
  • the method for producing niobium monoxide powder according to item 1. is a treatment in which a solvent is brought into contact with the sintered product or the crushed material after the sintering process, during the crushing process, or after the crushing process to remove the activator component [31] ]
  • the method for producing niobium monoxide powder according to any one of [33] to [33].
  • niobium monoxide powder according to any one of [1] to [10], which is at least one selected from the group consisting of liquid nitriding, ionic nitriding, and gas nitriding.
  • a method for producing a nitrogen-containing monoxide powder which is characterized by being treated by the method of (1).
  • the niobium monoxide powder according to any one of [1] to [10] above is obtained by at least one method selected from the group consisting of solid-phase carbonization and liquid carbonization.
  • niobium monoxide powder according to any one of [1] to [10], which is selected from the group consisting of gas sulfide, ion sulfide, and solid phase sulfide.
  • a method for producing sulfur-containing niobium monoxide powder characterized by being treated by one type of method.
  • a method for manufacturing a capacitor including a niobium monoxide sintered body as one electrode, a dielectric formed on the surface of the sintered body, and a counter electrode provided on the dielectric.
  • the niobium monoxide sintered body is
  • a method for producing a capacitor characterized by sintering the niobium monoxide powder according to any one of [I] to [10] and [59].
  • a method for manufacturing a capacitor including a niobium monoxide sintered body as one electrode, a dielectric formed on the surface of the sintered body, and a counter electrode provided on the dielectric.
  • the niobium monoxide sintered body is
  • a method for producing a capacitor which is the niobium monoxide sintered body according to any one of [II] to [20].
  • a capacitor with high capacity, low equivalent series resistance (ESR), good leakage current characteristics and good moisture resistance, a niobium monoxide sintered body that derives its characteristics and obtains a high capacitance appearance rate, and this sintered body material The following is a description of a preferred method of producing a powder of monoxide, which has good flowability and can be continuously molded, and a method for producing them.
  • niobium monoxide powder for a capacitor having a tabbing density of 0.5 to 2.5 g / m 1 which satisfies the characteristics of the capacitor and improves the productivity of capacitor production. (Sometimes simply abbreviated as niobium monoxide powder).
  • the niobium monoxide powder for a capacitor is a powder mainly composed of the formula: NbO X (where X is 0.8 to 1.2) and can be used as a material for manufacturing a capacitor.
  • niobium oxide Three types of niobium oxide are known: niobium monoxide, niobium dioxide, and niobium pentoxide.
  • Niobium metal is easier to sinter than niobium monoxide. If a large amount of niobium metal is present, it is difficult to increase the specific surface area of the sintered body, and the capacity of the capacitor tends to decrease.
  • niobium monoxide and niobium dioxide coexist.
  • Niobium monoxide is conductive
  • niobium dioxide is insulating.
  • the presence of large amounts of niobium dioxide is disadvantageous for the formation of dielectrics by electrolytic oxidation.
  • the range of X is preferably 0.8 to 1.2, more preferably 0.9 to 1.1, and particularly preferably 0.95 to L.05.
  • niobium oxide powder contains, for example, at least one component other than diopoxide such as nitrogen, phosphorus, antimony, sulfur, selenium, tellurium, etc. good.
  • a component other than niobium in this way, it is possible to change the sinterability, and the characteristics as a capacitor can be improved.
  • elements other than niobium include, for example, magnesium, canoledium, strontium, norium, scandium.
  • niobium monoxide powder can be molded and sintered, and a sintered body for a capacitor can be obtained by the following method.
  • a solution prepared by dissolving the binder described below in an organic solvent such as toluene or methanol put the powdered monoxide for a capacitor and mix it thoroughly using a shaking mixer or V-type mixer. afterwards, Using a dryer such as a conical dryer, the organic solvent is distilled off under reduced pressure to produce a niobium monoxide mixed powder containing a binder.
  • This blended powder is put into an automatic molding machine hopper.
  • the mixed powder of niobium monoxide flows from the hopper through the inlet pipe to the molding machine mold and is automatically dropped on the mold and weighed and molded together with the lead wire.
  • the compact is sintered at 500 ° C. to 2000 ° C. to produce a niobium monoxide sintered body.
  • the niobium monoxide sintered body is pressurized to 20 to 60 V in an electrolytic solution such as phosphoric acid or adipic acid having a temperature of 30 to 90 ° C. and a concentration of about 0.1% by mass.
  • a chemical conversion treatment is performed for 1 to 30 hours to form a dielectric layer mainly composed of diniobium pentoxide.
  • a solid electrolyte layer such as manganese dioxide, lead dioxide, or a conductive polymer is formed, and then a graphite layer and a silver paste layer are formed.
  • it is sealed with resin to create a solid electrolytic capacitor.
  • Such physical properties of the prepared powder hardly change before and after the preparation with the binder, and the properties of the prepared powder are determined by the properties of the used niobium monoxide powder for capacitors.
  • Tapping niobium monoxide powder Important factors such as the density, average particle size, flowability and angle of repose are important. Since the flowability and angle of repose of the niobium monoxide powder are greatly affected by the tabbing density and the average particle size, the tabbing density and the average particle size are important factors.
  • the tabbing density is 0.5 to 2%. It is preferably 5 g / m 1, more preferably 0.7-1.9 g Z m 1, particularly preferably 0.7-1.6 g / 1.
  • the average particle size of the niobium monoxide powder of the present invention is preferably from 100 to 1,000 ⁇ m, and particularly preferably from 50 to 200 ⁇ m.
  • the repose angle of the niobium monoxide powder of the present invention is preferably from 10 to 60 degrees, more preferably from 10 to 50 degrees. The degree is particularly preferred.
  • the niobium monoxide powder having the above-mentioned physical properties includes a niobium monoxide powder or a niobium monoxide compound powder (hereinafter referred to as “raw material niobium monoxide powder”) and an activator (“pore forming agent”).
  • raw material niobium monoxide powder or a niobium monoxide compound powder
  • activator pore forming agent
  • raw material mixture (Hereinafter sometimes referred to as “raw material mixture”) as a raw material, and can be manufactured through at least a sintering step and a crushing step at least sequentially. .
  • the activator is removed in either the sintering step or the pulverizing step of producing the inventive monoxide powder from the raw material mixture.
  • the activator may be removed independently of the sintering step and the crushing step.c
  • the method of removing the activator may be any of various methods depending on the chemical properties of the activator.
  • the activator can be removed and the method of rinsing can be used by combining one or more of them.
  • Methods for removing the activator include, for example, evaporating the activator, subliming Alternatively, a method in which the activator is removed by dissolving the activator with a solvent may be used.
  • the activator When the activator is removed by gasification, the activator may be removed in a sintering step, or a step of removing the activator by heating and / or reducing the pressure before sintering may be provided.
  • the activator When dissolving and removing the activator, the activator is dissolved and removed by bringing a solvent described later into contact with a sintered material or a crushed material thereof after or during crushing or after crushing the raw material mixture.
  • a step of nitriding, boring, carbonizing, or sulfurizing a part of the oxidized-op powder may be provided.
  • the average particle diameter of the raw material niobium monoxide powder used in the present invention is preferably 0.01 to 10 ⁇ m, more preferably 0.02 to 5 ⁇ m, and particularly preferably 0.05 to 2 ⁇ m.
  • the amount of the other elements contained is preferably from 50 mass ppm to 500,000 mass ppm, particularly preferably from 50 to 200,000 mass ppm.
  • Examples of the method of obtaining the raw material monoxide powder as a raw material monoxide powder include, for example, a method of reducing niobium pentoxide using a metal having a reducing action such as calcium or magnesium, and a method of reducing heat by heating a niobium dioxide powder in a hydrogen stream. After mixing the niobium metal powder and the niobium dioxide powder, there is a method of heating in argon.
  • the method for obtaining niobium monoxide containing other elements to be used as the raw material niobium monoxide powder is as follows: composite oxides with other components, mixtures of niobium pentoxide and oxides of other elements, oxidation of diopoxide and other elements To reduce by heating in a stream of hydrogen as a starting material, or using a reducing metal such as calcium, magnesium, yttrium, lanthanum, cerium, samarium, or misch metal,- Heating an alloy of copper and other elements in air, heating a mixture of niobium monoxide powder and other element compounds, reacting gaseous, solid, and liquid other elements with niobium monoxide Method. These powders can be pulverized in a usual manner to adjust the particle size.
  • niobium monoxide powder containing boron as another element, it is necessary to mix niobium boride powder and niobium monoxide powder and then heat them.
  • Method a method of heating niobium boride powder in air, and a method of heating and reacting niobium oxide with gaseous boron.
  • the activator is a substance that can be removed in any step of producing the niobium monoxide powder of the present invention from the raw material mixture.
  • the portion from which the activator has been removed forms pores.
  • the particle size of the activator affects the pore diameter of the niobium monoxide powder of the present invention, and the pore diameter of the niobium monoxide powder affects the pore diameter of the niobium monoxide sintered body.
  • the pore diameter affects the capacity of the capacitor and the impregnation of the cathodic agent in the capacitor manufacturing process.
  • Cathodic agent impregnation has a significant impact on the production of high ESR capacitors with high capacity. Since the niobium monoxide sintered body is made by press-molding niobium monoxide powder, the pore diameter of the sintered body is necessarily smaller than that of the eobium monoxide powder. Considering the difficulty of impregnating the cathodic agent into a sintered body made from a powder having a small pore diameter peak, the average pore diameter of niobium monoxide powder is 0.5 ⁇ m It is particularly desirable that the thickness be 1 ⁇ m or more.
  • the average diameter of these pores is preferably from 0.01 to 500 ⁇ m, more preferably from 0.03 to 300 m, and particularly preferably from 0.1 to 200 x m. Therefore, the average particle size of the activator is preferably 0.01 to 500 // m, more preferably 0.03 to 300 ⁇ m, and particularly preferably 0.1 to 200 ⁇ m.
  • the most preferred niobium monoxide powder has a pore diameter of 0.5!
  • the average particle size of the most preferred activator that produces this pore diameter is 0.5 ⁇ ! ⁇ 100 / im.
  • an activator with a large particle size may be used.
  • the pore diameter distribution can be adjusted by adjusting the particle size distribution of the activator.
  • an activator (powder) having a particle size distribution having two or more peak tops is used to adjust the niobium monoxide powder. It can have a pore diameter distribution with more than one peak top.
  • a niobium monoxide sintered body having a pore diameter distribution having two or more peak tops of the same pore diameter can be obtained.
  • the pore diameter peak top is preferably in the range of 0.01 to 500 ⁇ m, more preferably 0.03 to 30 ⁇ m ⁇ , and 0.1 to 200 ⁇ m. ⁇ m is more preferred, 0.1 to 30 ⁇ m is particularly preferred, and 0.2 to 3 ⁇ m is most preferred.
  • the niobium monoxide powder giving such a niobium monoxide sintered body has two or more pore diameter peak tops. It is desirable that each of the niobium monoxide powders has a peak top of two or more pore diameters of 0.5 z: m or more.
  • the two pore diameter peak tops of the oxide monoxide powder are For example, it may be adjusted to about 1.5 m and about 25 m.
  • the average particle size of the activator giving such a small pore diameter of about 1.5 ⁇ is about 1.5 / im
  • the average particle size of the activator giving a large pore diameter of about 25 m is about 25 zm.
  • the large pore diameter peak top is 20 m
  • the large pore diameter peak top is desirably 20 ⁇ m or more ⁇ 30 volume of the total pore volume % Or more has a pore diameter of 20 ⁇ m or more, and particularly preferably 40% by volume or more.
  • An activator having two or more peak tops in the particle size distribution can be obtained, for example, by mixing two or more kinds of activators having different peak tops in the particle size distribution.
  • the substance serving as an activator examples include a substance that becomes a gas at a sintering temperature or lower, and a substance that is at least soluble in a solvent after sintering.
  • Examples of the substance that becomes a gas at the sintering temperature or lower include a substance that becomes a gas by evaporation, sublimation or thermal decomposition, and an inexpensive substance that easily becomes a gas without leaving a residue even at a low temperature. I like it. And this other substances such, for example, naphtha Ren, Ann anthracene, which aromatic compounds such quinone, camphor, NH 4 C 1, Z n 0, W 0 2, S n 0 2. M N_ ⁇ 3, organics Polymers.
  • At least the substance that is soluble after sintering is an activator or
  • the residue of the pyrolyzate is a substance that is soluble in a solvent, and after sintering. It is particularly preferable that the substance be easily dissolved in a solvent described below during or after crushing. You can choose from many substances by combining.
  • Such substances include, for example, metal and carbonic acid, sulfuric acid, sulfurous acid. Halogen, perhalic acid, hypohalous acid, nitric acid, nitrous acid, phosphoric acid. Compound with acetic acid, oxalic acid, or boric acid, metal oxide And metal hydroxides and metals.
  • it is a compound having a high solubility in a solvent such as an acid, an alkali, or an ammonium salt solution described later, for example, lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, and beryllium beryllium.
  • a solvent such as an acid, an alkali, or an ammonium salt solution described later, for example, lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, and beryllium beryllium.
  • a solvent such as an acid, an alkali, or an ammonium salt solution described later, for example, lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, and beryllium beryllium.
  • a solvent such as an acid, an alkali, or an ammonium salt solution described later, for example, lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, and beryllium beryllium.
  • Reum Nolethenium, Osmium, Cobanoleto, Rhodium, Iridium, Nickel, Palladium, Platinum, Silver, Gold, Zinc, Force Dim, Aluminum, Gallium, Indium, Thallium, Germanium, Tin,
  • metal salts are preferred, and more preferred are, for example, barium oxide, manganese (II) nitrate, calcium carbonate and the like.
  • activators may be used alone or in combination of two or more.
  • Substances that exist as a body are preferred. This is because the presence of the activator as a solid at the sintering temperature blocks unnecessary coagulation of the niobium monoxide primary powder, and the melting of the monoxides only at the niobium monoxide contact points. This is to wake you up.
  • sintering temperatures when present in liquid or gaseous form, they have a small blocking effect and may form smaller pores than desired. Therefore, high melting point materials such as barium oxide, calcium carbonate, aluminum oxide, magnesium oxide, etc. are used more than when low melting point materials such as zinc metal, tin metal, and antimony oxide are used as activators.
  • the pore size is more stable when used as an activator.
  • the tapping density and the angle of repose increase, and if it is large, the tapping density decreases and the number of closed holes in the sintering step increases.
  • the mass% is simply abbreviated as%), preferably 5 to 25%, more preferably 5 to 25%. Is from 10 to 20%.
  • the raw material mixture may be a mixture of the above-mentioned activator and the above-mentioned niobium monoxide raw material in the form of powder without solvent, or may be a mixture obtained by mixing and drying both using an appropriate solvent.
  • Examples of usable solvents include water, alcohols, ethers, cellosolves, ketones, aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, and halogenated hydrocarbons.
  • a mixer can be used for mixing.
  • ordinary devices such as a shaking mixer, a V-type mixer and a Nauta mixer are questionable. Can be used without a title.
  • the temperature in the mixing is limited by the boiling point and the freezing point of the solvent, but is generally from 150 ° C to 120 ° C, preferably from 150 ° C to 50 ° C, more preferably from 150 ° C to 50 ° C. It is 10 ° C to 30 ° C.
  • the mixing time is not particularly limited as long as it is at least 10 minutes. Usually, it is desirable to carry out the mixing for 1 to 6 hours.
  • the obtained mixture is dried at less than 80 ° C, preferably less than 50 ° C, using a conical dryer, a tray dryer or the like.
  • the activator is a gas at or below the sintering temperature
  • the activator can be removed during sintering.However, depending on the chemical properties of the activator, the activator can be easily removed under conditions such as temperature, pressure, and time.
  • a step of removing the activator by gas before sintering may be provided independently. In this case, for example, the activator is distilled off at 100 ° C. to 800 ° C. under reduced pressure for several hours.
  • the sintering step is performed under reduced pressure or a reducing atmosphere such as argon at 500 ° C. to 2000 ° C., preferably 800 ° C. to 1500 ° C., and more preferably 1000 ° C. to 1400 ° C.
  • a reducing atmosphere such as argon
  • the temperature is lowered until the temperature of diop- monoxide (also abbreviated as product temperature) becomes 30 ° C or less, and 0.01 vol% to 10 vol%, preferably 0 vol%.
  • Inert gas such as nitrogen or argon containing 1 volume% to 1 volume ° / 0 of oxygen is added gradually so that the product temperature does not exceed 30 ° C. Get.
  • the sintered mass is crushed to an appropriate particle size using a crusher such as a roll durarator.
  • the activator is soluble in the solvent, at least after the sintering step, after sintering, before crushing, during crushing, after crushing, or in multiple steps, sinter or crush the appropriate solvent Contact with powder to dissolve and remove activator components Leave. From the viewpoint of easy removal, it is preferable to dissolve and remove from the crushed powder after crushing.
  • the solvent used here is a solvent capable of sufficiently obtaining the solubility of the activator to be dissolved, and is preferably inexpensive and hardly remaining.
  • the activator is water-soluble, use water.
  • an organic solvent such as methylisoptinoleketone, ethanol, or dimethinolesuloxide (DMSO).
  • DMSO dimethinolesuloxide
  • the activator is acid-soluble, use nitric acid.
  • a soluble complex is formed using an alkaline solution such as an earth metal hydroxide or ammonium hydroxide.
  • ligands are ammonia, amines such as ethylenediamine, amino acids such as glycine, and tripoli.
  • Polyphosphates such as sodium phosphate, crown ethers, and thiosulfates such as sodium thiosulfate.
  • a solution such as a chelating agent such as ethylenediaminetetraacetic acid may be used.
  • Anmoniumu chloride, nitrate Anmoniumu, ammonium sulfate - ammonium such ⁇ beam - the ⁇ beam salt solution and a cation exchange resin, such as anionic exchange resins can be suitably used.
  • the temperature at which the activator is dissolved and removed is preferably low, and is preferably 50 ° C. or lower. More preferably, the dissolution and removal are performed at a temperature of 10 ° C to 40 ° C, and particularly preferably at a temperature of 0 ° C to 30 ° C. It is also preferable to select a method that generates less heat when dissolving and removing. For example, when a metal oxide or metal is used as the activator, the method of dissolving and removing with an acid generates heat of neutralization, and the temperature may be too high.
  • a method of dissolving in water or an organic solvent a method of forming a soluble complex using an aqueous solution of ammonium nitrate or ethylenediaminetetraacetic acid, an ion exchange resin It is also possible to select a method that does not easily generate heat, such as a method of dissolving in a solution containing.
  • combinations of activators and solvents include, for example, barium oxide and water, calcium oxalate and hydrochloric acid, aluminum oxide and sodium hydroxide aqueous solution, hafium oxide and methyl isobutyl ketone, and magnesium carbonate.
  • the activator After dissolving and removing the activator, thoroughly wash and dry. For example, if the oxidation barrier is removed with water, wash thoroughly using ion-exchanged water until the electrical conductivity of the washing water is 5 ⁇ S Z cm or less. Next, it is dried under reduced pressure at a product temperature of 50 ° C or less. The amount of the activator and the solvent component remaining here depends on the washing conditions, but is usually lOOppm or less.
  • the sintered mass, or the niobium monoxide raw material powder thus obtained a part of the dipoxide powder is further nitrided and borrowed. Or carbonization, sulfidation, or a plurality of these treatments.
  • niobium monoxide nitride, niobium monoxide boride, niobium monoxide carbide, uob monoxide sulfide, or a plurality thereof may be contained in the niobium monoxide powder of the present invention.
  • Good. The sum of the contents of the nitrogen, boron, carbon, and sulfur elements varies depending on the condition of the niobium monoxide powder, but is 0 ppm to 200,000 ppm, preferably 50 pjm to It is 100,000 ppm, more preferably, 200 p ⁇ m to 20,000 ppm. If it exceeds 200,000 ppm, the capacitance characteristics deteriorate, and it is not suitable as a capacitor.
  • the nitriding method of niobium monoxide powder is liquid nitriding, ion nitriding, gas nitriding. It can be implemented by any of these methods or a combination of these methods.
  • Gas nitriding in a nitrogen gas atmosphere is preferable because the apparatus is simple and the operation is easy.
  • the gas nitriding method in a nitrogen gas atmosphere is achieved by leaving the niobium monoxide powder in a nitrogen atmosphere.
  • the temperature of the nitriding atmosphere is 2000 ° C or less, and the standing time is 100 hours or less.
  • Niobium monoxide powder with the desired nitriding amount can be obtained.
  • processing at a higher temperature can shorten the processing time.
  • the method of boring niobium oxide powder may be either gas boring or solid phase boring.
  • a powder of monoxide with a boron source of boron halide such as boron pellet or trifluoroboro may be left under reduced pressure at 2000 ° C. or lower for 1 minute to 100 hours.
  • the carbonization of the niobium monoxide powder may be any of gas carbonization, solid phase carbonization, and liquid carbonization.
  • the monoxide powder may be left under a reduced pressure at 2000 ° C. or lower for 1 minute to 100 hours together with a carbon source such as a carbon material or an organic substance having carbon such as methane.
  • the method of sulfurizing niobium monoxide powder may be gas sulfurization, ion sulfurization, or solid-phase sulfurization.
  • the gas sulfuration method in a sulfur gas atmosphere is achieved by leaving the niobium monoxide powder in a sulfur atmosphere.
  • the temperature of the sulfurizing atmosphere is 2000 ° C or less, and the standing time is 100 hours or less.
  • processing time can be shortened by processing at a higher temperature.
  • the BET ratio surface area of the thus-obtained monoxide powder of the present invention is usually from 0.5 to 40 m 2 Zg, preferably from 0.7 to: L 0 m 2 / g, more preferably Is 0.9 to 2 m 2 / g.
  • the niobium monoxide powder of the present invention has tapping density, particle size, angle of repose,
  • BET specific surface area, pore size distribution, nitridation, boride, carbonization, and treatment by sulfuration may be used by mixing niobium monoxide powders which are different from each other.
  • the sintered body of the present invention that can be used for a capacitor electrode is preferably manufactured by, for example, sintering the above-described niobium monoxide powder of the present invention.
  • niobium monoxide powder of the present invention 1 minute to 1 0 h 1 0- 5 ⁇ 1 0 2 P a niobium monoxide powder after pressed into a predetermined shape, 5 0 0 ° C ⁇ 2000 ° C, preferably 8 0 0
  • the sintered body can be obtained by heating in the range of ° C to 1500 ° C, more preferably in the range of 1000 ° C to 1400 ° C.
  • the pore size distribution of the sintered body obtained from the niobium monoxide powder of the present invention usually has a pore diameter peak top within the range of 0.01 01 ⁇ to 5 ⁇ / ⁇ .
  • the sintered body can have more pore diameter peaks than the number of pore diameter peaks of niobium monoxide powder. I can do it.
  • This pressure value varies depending on the physical properties of the niobium monoxide powder, the shape of the compact, or the compacting conditions of the compacting machine, etc. Pressure within the range of.
  • the preferable pressure value can be determined by preliminary experiments so as to have a plurality of peak peaks in the pore diameter. It can be determined according to the physical properties of the niobium monoxide powder to be molded. The pressure value can be adjusted, for example, by adjusting the load applied to the molded body of the molding machine.
  • the pore size distribution of the sintered body is at least as small as possible so as to obtain the desired capacity and at least large enough to impregnate the cathodic agent in accordance with the physical properties of the cathodic agent.
  • Two pore diameter peaks It is preferable to have a loop. In this way, a sintered body having a pore diameter distribution having a plurality of peak tops can provide a capacitor having good impregnation of the counter electrode and a high capacitance appearance rate.
  • the peak tops of the two peaks having the highest relative intensities are respectively 0.2 to 0.7 / ⁇ ⁇ and 0.7 to 3, and preferably, respectively.
  • the moisture resistance of the capacitor made from this sintered body becomes favorable.
  • the peak top with the highest relative intensity among the peak tops of multiple pore diameters is on the larger diameter side than the peak top with the next highest relative intensity, a capacitor with better moisture resistance is obtained. Therefore, it is particularly preferable.
  • the specific surface area of the sintered body thus produced is generally from 0.2 m 2 Z g to 7 m 2 / g.
  • the larger the shape of the sintered body the more difficult it is to impregnate the counter electrode.
  • the sintered body of the present invention having a pore diameter distribution having a plurality of peak tops can be used particularly effectively.
  • the sintered body of the present invention may be partially nitrided.
  • the nitriding method the method and reaction conditions applied to niobium monoxide powder described above can be used. It is also possible to nitride a part of the niobium monoxide powder from which the sintered body is made, and to further nitride a part of the sintered body made from this powder.
  • such a sintered body usually contains 0.8 to 1.2 times mol of the oxygen element with respect to the niobium element.
  • niobium monoxide in the sintered body of the present invention The content of elements other than the added elements, oxygen and nitrogen is usually 400 ppm by mass or less.
  • the sintered body of the present invention when sintered at 1400 ° C., it has a CV value (0.1 mass./. The product of the voltage value and the capacitance at 120 Hz) f, 40000-200000 ⁇
  • 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 formed into a molded body during the above-mentioned pressure molding of niobium monoxide powder.
  • the lead wire is integrally molded so that it can be inserted into the inside of the product, and the lead wire is assembled and designed so as to serve as the lead of the sintered body, or it is prepared separately after molding and sintering without the lead wire
  • the lead wires are designed to be connected by welding or the like.
  • the capacitor can be manufactured from the above-described sintered body as one electrode and a dielectric interposed between the electrode and the counter electrode.
  • a niobium monoxide sintered body is used as one electrode, a dielectric is formed on the surface of the sintered body (including the inner surface of the pores), and a counter electrode is provided on the dielectric to form a capacitor. I do.
  • a dielectric mainly composed of niobium oxide is preferable, and a dielectric mainly composed of pentoxide is more preferable.
  • a dielectric mainly composed of niobium pentoxide can be obtained, for example, by electrolytic oxidation of a niobium monoxide sintered body that is one of the electrodes.
  • To electro-oxidize the monoxide-oxidized electrode in an electrolytic solution usually use an aqueous solution of protic acid, for example, a 0.1% aqueous solution of phosphoric acid, an aqueous solution of sulfuric acid or a 1% aqueous solution of acetic acid or adipic acid. Done You.
  • the capacitor of the present invention becomes an electrolytic capacitor, and the monoxide monoxide electrode becomes an anode.
  • the counter electrode (counter electrode) of the niobium monoxide sintered body is not particularly limited, and may be selected from, for example, an electrolytic solution, an organic semiconductor, and an inorganic semiconductor known in the aluminum electrolytic capacitor industry. At least one material (compound) can be used.
  • I Sopu tilt Li propyl ammonium Niu Muporote preparative Rafuruorai de mixed solution of the electrolyte was dissolved 5 weight percent Jimechiruho Rumuami de and ethylene glycol, 7 parts by mass 0/0 dissolving Te Toraechiruan Moniumuporote Torafuruorai de the pro propylene carbonate and is a specific example of c organic semiconductors such as mixed solution include ethylene glycol, organic semiconductor consisting Benzopiro phosphorus tetramer and chloranil, an organic semiconductor mainly comprising Te tiger Chio tetracene And an organic semiconductor containing tetrathranoquinodimethane as a main component, or a conductive polymer containing a repeating unit represented by the following general formula (1) or (2).
  • ⁇ 1 ⁇ ! ⁇ 4 are each independently a hydrogen atom, carbon number 1 ⁇ 0 straight on or branched, saturated or unsaturated alkyl group, an alkoxy group or an alkyl ester group or a halogen atom, a nitro group, Shiano group, a primary, secondary or tertiary Amino group, CF 3 group, Represents a monovalent group selected from the group consisting of a fur group and a substituted phenyl group.
  • the hydrocarbon chains of R 1 and R 2 and R 3 and R 4 may be bonded to each other at any position to form at least one or more 3- to 7-membered ring together with the carbon atom substituted by such a group.
  • a divalent chain that forms a cyclic structure of a saturated or unsaturated hydrocarbon may be formed.
  • the cyclic bonding chain may contain a bond of canolepo-nore, athenole, estenole, amide, snorephide, sulfinyl, sulfoninole, imino at any position.
  • X represents an oxygen, sulfur or nitrogen atom
  • R 5 is present only when X is a nitrogen atom, and is independently hydrogen or a straight or branched saturated or unsaturated alkyl having 1 to 10 carbon atoms.
  • a is found a group, one to the general formulas in the present invention (1) or general formula (2)!
  • ⁇ 4 preferably independently represents a hydrogen atom, a straight-chain or branched saturated or unsaturated alkyl or alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and R 1 , R 2 and R 3 And R 4 may be bonded to each other to form a ring.
  • the conductive polymer containing the 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. Polymers.
  • R 6 and R 7 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or the alkyl groups are at any positions relative to each other.
  • the cyclic structure includes those having a vinylene bond which may be substituted and those having a phenylene structure which may be substituted.
  • a dopant is doped into a conductive polymer having such a chemical structure.
  • Known dopants can be used without limitation.
  • the inorganic semiconductor include an inorganic semiconductor containing lead dioxide or manganese dioxide as a main component, and an inorganic semiconductor made of ferric oxide. Such semiconductors may be used alone or in combination of two or more.
  • Examples of the polymer containing a repeating unit represented by the general formula (1) or (2) include poly (aniline), polyoxyphenylene, polyphenylene sulfide, polythiophene, and polyfuran. , Polypyrrole, polymethylvirol, and their substituted derivatives and copolymers. Among them, polypyrrole, polythiophene and their substituted derivatives (for example, poly (3,4-ethylenedithiol) Xityofen) and the like) are preferred.
  • the impedance value of the produced capacitor becomes smaller and the capacity at a high frequency is further increased. It can be even larger.
  • a polymerizable compound of aniline for example, a polymerizable compound of aniline.
  • Thiophene, furan, pyrrole, methinorevirol, or a substituted derivative thereof can be sufficiently subjected to a dehydrogenative two-electron oxidation reaction.
  • a method of polymerizing by the action of an oxidizing agent is employed.
  • the polymerization reaction from the polymerizable compound (monomer) includes, for example, gas phase polymerization and solution polymerization of a monomer, and is formed on the surface of a niobium monoxide sintered body having a dielectric.
  • the conductive polymer is an organic solvent-soluble polymer that can be applied in a solution, a method of forming the conductive polymer by applying it to the surface is adopted.
  • a niobium monoxide sintered body having a dielectric layer formed thereon is immersed in a solution containing an oxidizing agent (solution 1), and then a solution containing a monomer and a dopant (A method of immersing in a solution 2) for polymerization to form a conductive polymer layer on the surface is exemplified. Further, the sintered body may be dipped in the solution 1 after being dipped in the solution 2. In the solution 2, a monomer solution containing no dopant may be used in the method. When dopant is used, it may be used in the presence of a solution containing an oxidizing agent.
  • the oxidizing agent may be any oxidizing agent which does not adversely affect the performance of the capacitor, and whose reductant of the oxidizing agent becomes dopant to improve the electric power of the conductive polymer.
  • a compound that is industrially inexpensive and easy to handle in production is preferred.
  • Is in such a oxidizing agent specifically, for example, F e C l 3 and F e C 1 0 4, F e ( organic acid Ayuon) F e (III) compounds such as salts, or Anhydrous aluminum chloride Z cuprous chloride, alkali metal persulfates, ammonium persulfate, peroxides, manganese such as permanganate acid permeate, 2,3-dichloromethane 5,6-disia 1,4-benzoquinone (DDQ), tetrachloro-1,4-benzoquinone, tetraquinone 1,4-quinones such as benzoquinone, and halogens such as iodine and bromine.
  • DDQ 2,3-dichloromethane 5,6-disia 1,4-benzoquinone
  • DDQ 2,3-dichloromethane 5,6-disia 1,4-benzoquinone
  • DDQ 2,3-dich
  • Sulfonic acids such as peracids, sulfuric acid, fuming sulfuric acid, sulfur trioxide, sulfuric acid, fluorosulfuric acid, amide sulfuric acid, etc .; ozone; and combinations of these oxidizing agents.
  • examples of the basic compound of the organic acid anion forming the Fe (organic acid anion) salt include organic sulfonic acid or organic carboxylic acid, organic phosphoric acid, organic boric acid, and the like.
  • organic sulfonates include benzenesulfonic acid, p-tonolenesolephonic acid, methansnolefonic acid, ethans / lefonic acid, hesnorehona phthalene, ⁇ -snorrehornaphthalene, naphthalene disnolephonic acid, and alkyl.
  • Naphthalene nolefonic acid alkyl, butyl, triisopropyl, di-butyl, etc.
  • organic carboxylic acid examples include acetic acid, propionic acid, benzoic acid, and oxalic acid.
  • Polymer electrolytes such as polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polystyrene sulfonic acid, polyvinyl sulfonic acid, polyvinyl sulphate poly- ⁇ -methyl sulphonic acid, polyethylene sulphonic acid and polyphosphoric acid are also used. .
  • the examples of the organic sulfonic acid or the organic sulfonic acid are merely examples, and the present invention is not limited thereto.
  • the counter cation of the anion is an alkali metal ion such as H + , Na + , K + , or an ammonium substituted with a hydrogen atom such as tetramethyl group, tetraethyl group, tetrabutyl group, tetrabutyl group, or the like.
  • Pumion and the like are exemplified, but are not limited thereto.
  • oxidizing agents particularly preferred are trivalent
  • Ayon having dopant ability (anion other than a reductant anion of an oxidizing agent) to be coexisted as necessary in the method for producing a polymer composition of a conductive polymer is an oxidizing agent produced from the aforementioned oxidizing agent.
  • Electrolyte Ayon which has union (reduced form of oxidant) as counter ion or other electrolyte anion can be used.
  • a halide of a 5B group element such as PF 6 —, SbF 6 — and AsF 6 _
  • an halide of a 3B group element such as BF 4 —, I— ( I 3 one), B r-, C 1--mentioned Nono Rogenanion, C 1 0 4 one such Kahaguchi Gen acid Ayuon, a 1 C 1 4 -, F e C 1 4 ⁇ S n C 1 5 - a Lewis acid such as Anion equal or N 0 3, - abbreviated as such inorganic Sana second on or p- toluenesulfonic acid Ya naphthalenesulfonic acid, 1 to 5 carbon atoms, (C l ⁇ 5 -, S 0 4 2 scan / Rehon Sana such as an alkyl substituted naphthalene Sunorehon acid) - one, CF 3 S 0 3 -, CH 3 S 0
  • polymer electrolytes such as polyatacrylic acid, polymethacrylic acid, polystyrene norephonic acid, polyvinyl sulfonic acid, polybutyl sulfate, poly ⁇ -methyl sulfonic acid, polyethylene sulfonic acid, and polyphosphoric acid.
  • a high molecular weight or low molecular weight organic sulfonic acid compound or a polyaniline oxide anion is used, and more preferably, an aromatic sulfone oxide compound (dodecylbenzenesulfonic acid sodium salt) is used.
  • sodium naphthalene sulphonate are used as aeon-supplied compounds.
  • more effective dopants include sulfoquinone compounds having one or more sulfoa-one groups (one so 31 ) and a quinone structure in the molecule, and anionic compounds. And transsenseulfonate.
  • the basic skeleton of the sulfoquinone anion of the sulfoquinone compound is p-benzoquinone, o-benzoquinone, 1,2-naphthoquinone, 1,4-naphthoquinone, 2, 6- Naphthoquinone, 9,10-anthraquinone, 1,4—anthraquinone, 1,2—anthraquinone, 1,4 crisenquinone, 5, 6—thalisenquinon, 6 : 1 2 —Chryssenquinone, acenaphthoquinone, acenaphthenquinone. Camphoslequinone, 2,3 —po / renandione, 9,10 —phenanthrenequinone, 2,7 —pyrenequinone.
  • a conductive layer may be provided thereon to improve electrical contact with external lead-out leads (for example, lead frames and the like) used as desired.
  • the conductor layer can be formed by, for example, solidification of a conductive paste, plating, metal deposition, a heat-resistant conductive resin film, or the like.
  • the conductive paste is preferably a silver paste, a copper paste, an aluminum paste, a carbon paste, a -paste paste, or the like, and these may be used alone or in combination of two or more. When two or more kinds are used, they may be mixed or may be stacked as separate layers. After applying the conductive paste, leave it in the air or heat it to solidify it.
  • the plating includes nickel plating, copper plating, silver plating, aluminum plating, and the like.
  • the metal to be deposited include aluminum, nickel, copper, and silver.
  • a carbon paste and a silver paste are sequentially laminated on the second electrode, such as an epoxy resin.
  • a capacitor is formed by sealing with a material.
  • the capacitor may have a niobium or tantalum lead sintered together with the niobium monoxide sintered body or later welded.
  • 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 metal outer case, resin dive, and a laminate finolem.
  • the capacitor formed by the electrodes and the dielectric is housed in, for example, a can electrically connected to the counter electrode to form a capacitor.
  • the electrode side of the niobium monoxide sintered body is designed so as to be led out to the outside through the above-mentioned niobium or tantalum lead, and to be insulated from the can by insulating rubber or the like.
  • a highly reliable capacitor having a small leakage current value can be obtained.
  • the capacitor of the present invention has a larger capacitance for a volume than a conventional tantalum capacitor, and a smaller capacitor product can be obtained.
  • the capacitor of the present invention having such characteristics can be applied, for example, to a bypass capacitor and a coupling capacitor that are frequently used in analog circuits and digital circuits, and to a conventional tantalum capacitor. it can.
  • such capacitors are frequently used in electronic circuits, and therefore, by using the capacitor of the present invention, the arrangement of electronic components and restrictions on heat dissipation are eased, and a highly reliable electronic circuit is placed in a narrower space than before. Can fit.
  • the capacitor of the present invention is used, smaller and more reliable electronic devices than before, such as computer peripheral devices such as computers and PC cards, mopile devices such as mobile phones, home appliances, and on-board devices , Artificial satellites, communication equipment, etc.
  • computer peripheral devices such as computers and PC cards
  • mopile devices such as mobile phones, home appliances, and on-board devices
  • Artificial satellites communication equipment, etc.
  • the tapping density, angle of repose, particle diameter and pore diameter of the niobium monoxide powder, capacitor capacity, leakage current value, capacity appearance rate, and humidity resistance value of each of the examples were measured by the following methods.
  • Tapping density is JIS (Japanese Industrial Standard 2000 version) K1201-1 Among the methods for measuring the apparent specific gravity of industrial sodium carbonate specified in (1), the measurement was performed according to the method using a tapping device and a measuring instrument.
  • the angle of repose was determined by dropping niobium monoxide powder on a horizontal surface from a height of 6 cm below the hopper with respect to the horizontal surface, using the flowability measurement device and sample amount specified in JIS (Japanese Industrial Standards 2000 version) Z 2504. The angle of the slope from the apex of the resulting cone to the horizontal plane relative to the horizontal plane was defined as the angle of repose.
  • the particle size distribution was measured by a laser diffraction scattering method using a device manufactured by Microtrac (HRA 9320-X100).
  • the particle size value (D50; ⁇ m) whose cumulative volume% corresponds to 50 volume% was defined as the average particle size.
  • the pore distribution was measured by a mercury intrusion method using Poresier 9320 manufactured by Microsoft Corporation.
  • the maximum value was determined from the rate of change of the injection amount, the pore diameter indicated by the maximum value was defined as the peak top, and the maximum value was defined as the relative intensity of the peak to which this peak top belongs.
  • an LCR measuring device manufactured by Hewlett-Packard Company was connected between the terminals of the fabricated chip, and the capacitance measured at 120 Hz was taken as the capacitance of the chipped capacitor.
  • the capacity measured in 30% sulfuric acid was set to 100%, and the capacitor was formed. And expressed as a ratio to the capacity.
  • the capacitance of the manufactured capacitor when left at 600 ° C. and 95% RH for 500 hours was represented by the number of initial values less than 110% and less than 120%. It was judged that the greater the number of pieces less than 110%, the better the moisture resistance value.
  • an LCR measuring instrument manufactured by Heurett Knocker, Inc. was connected between the terminals of the fabricated chip, and the ESR measurement at 100 kHz, 1.5 V DC, 0.5 V rms. was applied to the chip. ESR of capacitor.
  • the analysis was performed using an oxygen nitrogen analyzer or a carbon sulfur analyzer (both devices manufactured by LECO).
  • Analysis was performed using an atomic absorption spectrometer, an ICP emission spectrometer, or an ICP mass spectrometer (each device was manufactured by Shimadzu Corporation).
  • a cylindrical stainless steel container with an inner diameter of 150 mm and an inner volume of 5 liters lined with a tantalum sheet was prepared.
  • This vessel was equipped with an argon gas supply and discharge pipe, a powder material feeder, a stirrer, a temperature controller, a heater and a cooler.
  • 40 Og of shaved metal magnesium was placed in a cylindrical container, flushed with argon, and then heated to 75 ° C. (reduction temperature). This temperature was maintained for 15 minutes. After the metallic magnesium was melted, the stirrer was started.
  • the N b 2 0 5 powder to about 1 0 g was charged from the powder feeder.
  • the temperature inside the reactor increased by about 30 ° C.
  • the product was taken out and washed alternately with a mixed aqueous solution of hydrogen peroxide and nitric acid, and ion-exchanged water.
  • the composition of the generated niobium monoxide powder was NbO., 98 .
  • niobium monoxide powder 200 g was put into a niobium pot, and water and zirconia pole were added, followed by grinding for 10 hours.
  • the average particle size of the obtained niobium monoxide powder was l.O wm.
  • To this slurry was added 20 g of polymethyl methacrylate butyl ester having an average particle diameter of 1/1 m. The mixture was mixed with a shaking mixer for 1 hour, and the mixture from which the zirconia balls had been removed was placed in a koekal dryer and dried under vacuum at 1 ⁇ 10 2 Pa.80 ° C.
  • Table 1 shows the physical properties (tapping density, average particle size, angle of repose, BET specific surface area, pore diameter peak top) measured for this niobium monoxide powder.
  • the niobium monoxide powder (approximately O.lg) obtained in this way was put into a hopper of a tantalum element automatic molding machine (TAP-2R manufactured by Seiken Co., Ltd.), and was filled with a 0.3 mm ⁇ niobium wire. Automatically molded, approximately 0.3 in size. A molded body was prepared at the point where the ratio of 111 was 0.180; 111 0.45 (: 111). Table 1 shows the appearance (chips, cracks, distortions) and mass variations of the molded body.
  • niobium ingot 1000 g was put into a SUS304 reaction vessel, and hydrogen was continuously introduced at 400 ° C for 10 hours. After cooling, the hydrogenated niobium lump was placed in a SUS pot containing dinoreconia bonore and ground for 10 hours. Next, a 20 volume% slurry of this hydride and water and zirconiapol were added to a spike mill, and the mixture was wet-pulverized at 40 ° C or less for 7 hours, and the pulverized slurry of the hydrogenated tub was added. After obtaining the reel and removing the zirconiapole, it was dried under the conditions of 1 ⁇ 10 2 Pa and 50 ° C.
  • the composition of the generated niobium monoxide powder is NbO. It was 88 .
  • the sintered block of dioxygen monoxide mixed with the barrier oxide was crushed with a roll grinder to mix the barrier oxide with an average particle diameter of 95 m. Niobium monoxide crushed powder was obtained.
  • niobium monoxide crushed powder mixed with the barrier oxide and ion 1000 g of exchanged water was placed in a container made of polytetrafluoroethylene and cooled to 15 ° C or lower.
  • the pulverized powder was dried at 50 ° C. under reduced pressure to obtain about 400 g of niobium monoxide powder.
  • Table 1 shows the tapping density, average particle diameter, angle of repose, BET specific surface area, and pore diameter peak top value of this niobium monoxide powder.
  • niobium monoxide powder (approximately 0.1 lg) obtained in this way was put into a tantalum element automatic molding machine (TAP-2R, manufactured by Seiken Co., Ltd.), and a niobium wire with a diameter of 0.3 mm was added. Automatic molding was performed to produce a molded body having a size of approximately 0.3 cm ⁇ 0.18 cm ⁇ 0.45 cm. Table 1 shows the variation in appearance and mass of this molded product.
  • Example 2 Using the same method as in Example 1, the average particle diameter and the amount of addition of polymethyl butyl methacrylate, and the average particle diameter and the amount of barium oxide using the same method as in Example 2, were respectively changed. Table 1 shows the physical properties, appearance, mass variation, capacitor capacity, and LC of these niobium monoxide powders, their compacts, sintered compacts, and capacitors. Examples 11 to 22:
  • Examples 11 to 14 and 16 to 18 use the same method as in Example 1, and Examples 15 and 19 to 22 use the same method as in Example 2, and use polymethyl methacrylic, respectively.
  • Niobium monoxide powder, compacts, and sintered bodies were produced using the activators shown in Table 1 in place of the acid butyl ester or the barrier oxide.
  • Table 1 shows the physical properties of the niobium monoxide powder, the appearance of the compact, and the variation in mass.
  • niobium monoxide having an average particle size of 0.9 m was obtained.
  • the composition of the niobium monoxide powder was Nb.
  • 200 g of monoxide powder was placed in an alumina container and heated at 300 ° C. for 2 hours under a nitrogen atmosphere.
  • the amount of nitrogen contained in the obtained raw material monoxide powder was 2,100 mass ppm.
  • barium oxide as an activator a powdered niobium monoxide containing nitrogen having an average particle diameter of 130 ⁇ m was obtained in the same manner as in Example 2 to produce a molded body and a sintered body. did.
  • Example 24 :
  • Niobium monoxide having an average particle diameter of 0.9 ⁇ m was obtained in the same manner as in Example 1.
  • the composition of the niobium monoxide powder was NbO ⁇ M.
  • 200 g of the monoxide powder and 5 g of the sulfur powder were mixed well and placed in a container made of platinum. After replacing the inside of the reactor with argon, 250. Heated at C for 2 hours.
  • the amount of sulfur contained in the obtained raw material niobium monoxide powder was 2500 mass ppm.
  • barium oxide as the activator, a sulfur-containing niobium monoxide crushed powder having an average particle diameter of 200 ⁇ m was obtained in the same manner as in Example 2 to prepare a molded body and a sintered body. .
  • Example 25
  • Example 26 Using the same method as in Example 2, the starting materials used in Example 26 were niobium-neodymium hydride alloy powder in Example 26, Example 27 was niobium-antimony hydride alloy powder, and Example 28 was hydrogenated boron terbium monoboron. In Example 29, a hydrogenated-oxynitride zinc alloy powder was used to obtain an oxide monoxide powder. Each composition, actual ⁇ 2 6, N b O 0. 94, Example 2 7, N b O 0. 96, Example 2 8, N b O ⁇ EXAMPLE 2 9, N b There was niobium monoxide powder containing other elements that are O u ⁇ .
  • Example 2 diobium monoxide powder containing another element having an average particle diameter of 70 to 250 m was obtained, and a molded body and a sintered body were obtained.
  • Table 1 shows the physical properties of the niobium monoxide powder, the appearance of the compact, and the variation in mass.
  • a chip-type capacitor was manufactured in the same manner as in Example 2.
  • a cylindrical stainless steel container with an inner diameter of 150 mm and an inner volume of 5 liters lined with tantalum sheets was prepared.
  • This vessel contains argon gas supply and discharge piping, powder material feeder, agitator It had a temperature controller, heater and cooler.
  • 400 g of a shaved metal magnet was placed in a cylindrical container, flushed with argon, and then heated to 700 ° C. (reduction temperature). This temperature was maintained for 15 minutes to melt the metallic magnesium, and then the stirrer was started.
  • Table 1 shows the physical properties such as tapping density, average particle size, angle of repose, BET specific surface area, and average pore diameter of this mono-oxide powder.
  • niobium monoxide powder (about 0.1 g) obtained in this way is put into a tantalum element automatic molding machine (TAP-2R manufactured by Seiken Co., Ltd.) and automatically molded together with a 0.3 mm ⁇ niobium wire. Attempted, but could not be formed.
  • TEP-2R tantalum element automatic molding machine
  • the niobium monoxide powder (approximately O.lg) obtained in this way is put into a tantalum element automatic molding machine (TAP-2R, manufactured by Seiken Co., Ltd.) and automatically put together with a 0.3 mm ⁇ niobium wire.
  • the molded body was formed to have a size of approximately 0.3 cm ⁇ 0.18 cm ⁇ 0.45 cm. Table 1 shows the variation in appearance and mass of this molded product.
  • niobium monoxide powder was obtained.
  • the average particle size of this niobium monoxide powder is 0.6 m, and its composition is NbO. 9S .
  • Anhydrous methanol was added so that the slurry concentration became 60% by mass, and the mixture was well suspended.
  • the slurry was placed in a niobium pot, and oxide particles with an average particle size of 1. And 15% by mass and 10% by mass, respectively, based on the total amount of the respective components.
  • a zircon air pole was added and mixed for 1 hour with a shaking mixer. The mixture was placed was removed Jirukoniaporu niobium-made back bets, and dried under the conditions of l X 1 0 2 P a, 5 0 ° C.
  • Example 2 By the same operation as in Example 2, a niobium monoxide sintered lump mixed with barrier oxide and a niobium monoxide crushed powder were obtained.
  • niobium monoxide crushed powder that had been washed with water was dried at 50 ° C. under reduced pressure to obtain about 350 g of niobium monoxide powder.
  • Table 1 shows the physical properties of this niobium monoxide powder, such as tapping density, average particle diameter, angle of repose, BET specific surface area, and average pore diameter.
  • a molded body and a sintered body were prepared in the same manner as in Example 2.
  • Table 1 shows the appearance and mass variation of this sintered body.
  • Example 30 In the same manner as in Example 30, the type of the activator to be added, the average particle size of the two types to be mixed, and the amount of addition were changed to obtain a crushed niobium monoxide powder mixed with the activator.
  • the solvent for eluting the activator was selected from a solution containing water, an acid, an alkali, an ion exchange resin, an ammonium nitrate solution, and a solution containing ethylenediamine tetraacetic acid, in the same manner as in Example 30.
  • the activator was eluted to obtain niobium monoxide powder. Table 1 shows the physical properties.
  • Example 38 Further, in the same manner as in Example 30, a molded body and a sintered body were produced, and a chip-type capacitor was produced. Variation in appearance and mass of molded product. Table 1 shows the average of the capacitance and LC of the capacitor. Examples 38 to 40:
  • Example 30 Using the same method as in Example 30, the starting materials were hydrogenated Nioboots alloy powder in Example 38, Example 39 was niobium-tandusten alloy powder, and Example 40 was evobutantalum alloy powder. A niobium monoxide powder containing the components was obtained. Table 1 shows the physical properties. Further, in the same manner as in Example 30, a molded body and a sintered body were produced, and a chip-type capacitor was produced. Table 1 shows the appearance of the compact, the variation in mass, and the average of the capacitor capacity and LC. Examples 41 to 51:
  • niobium monoxide powder prepared in Examples 30 to 40 a niobium monoxide sintered body was prepared in the same manner as in Example 2. Fineness of the sintered body Table 2 shows the pore diameter distribution. Examples 52 to 62:
  • Example 4 100 pieces of the niobium monoxide sintered bodies produced in 1 to 51 were produced, and each sintered body was formed in a 0.1% phosphoric acid aqueous solution at 80 ° C. for 1000 minutes at 20 V. A dielectric oxide film layer was formed on the surface of the sintered body. Next, the operation of adhering ammonium persulfate and anthraquinone sulfonic acid to the converted sintered body and then performing gas phase polymerization with pyrrole vapor is repeated to obtain a polypyrrole as a cathodic agent (hereinafter, referred to as a cathodic agent according to method A). ), Carbon paste and silver paste were laminated in this order, and sealed with epoxy resin to produce a chip-type capacitor. Table 3 shows the capacitance appearance ratio and ESR of the manufactured capacitors.
  • Example 2 In the same manner as in Example 2, primary niobium monoxide particles having an average particle size of 0.8 ⁇ m were obtained. The primary particles were fired and pulverized to obtain a granulated powder of niobium monoxide. 0.1g of this granulated powder was put into a mold (4.0mm x 3.5mm x 1.8mm) together with a separately prepared niobium wire of 10mm in length and 0.3mm in thickness. As shown in Table 4, a molded body was produced using a TAP-2R manufactured by SEIKEN CORPORATION. Then, sintering was performed at 1400 ° C for 30 minutes to obtain a target sintered body.
  • Example 6 By adjusting the weight of the molding machine, sintered bodies having the pore diameter distribution shown in Table 4 were produced.
  • Example 6 The size, specific surface area, and CV value of the sintered body of 3 were 24.7 mm 3 , 1.lm 2 / g, and 86000 z F VZg, respectively. It was within ⁇ 2% of 63.
  • a sintered body was obtained in the same manner as in Examples 63 to 65, except that the primary particles were classified to make the average particle size of the primary particles 0.5 ⁇ m.
  • Example 6 The size, specific surface area, and CV value of the sintered body of 9 were 24.9 mm 3 , 1,5 m 2 / g, and 126000 / x FVZ g, respectively. Within 9 ⁇ 1%. Table 4 shows the pore diameter distribution of the produced sintered body.
  • Example 6 A niobium monoxide powder obtained in the same manner as in Example 4 was used instead of the granulated powder, and a sintered body was obtained in the same manner as in Example 68.
  • the size, specific surface area and CV value of the sintered body of Example 72 were 24.8 mm 3 , 1.2 m 2 / g and 79,000 ⁇ FV / g, respectively.
  • Table 4 shows the pore diameter distribution of the sintered body. Comparative Examples 10 to 12:
  • Example 6 Instead of the niobium monoxide granulated powder used in 3 to 65, niobium monoxide powder obtained by heat-treating niobium monoxide powder obtained by reducing niobium pentoxide with magnesium at 1200 ° C was used. A sintered body was produced in the same manner as in Examples 63 to 65 except that the above procedure was performed. The size, specific surface area, and CV value of the sintered body of Comparative Example 10 were 24.3 mm 3 , 0.8 m 2 / g, and 85000 ⁇ FV / g, respectively.
  • Example 10 Within ⁇ 2% of 10 Table 4 shows the pore diameter distribution of the produced sintered body.
  • Example 7 3 Example 7 3:
  • each sintered body was prepared in a 0.1% phosphoric acid aqueous solution.
  • Chemical formation was performed at 80 ° C, 1000 minutes, and 20 V, and a dielectric oxide film layer was formed on the surface of the sintered body.
  • this chemically converted sintered body was divided into 30 pieces each, and a set of 30 sintered bodies was formed with a polypyrrole cathode agent or lead acetate according to the method A described in Examples 52 to 62.
  • each of the 100 monoxide-obb sintered bodies produced in Comparative Examples 9 to 12 was produced, and each sintered body was placed in a 0.1% phosphoric acid aqueous solution at 80 ° C for 1000 minutes, 20 minutes. V was formed, and a dielectric oxide film layer was formed on the surface of the sintered body.
  • the formed sintered body was impregnated with a polypyrrole cathode agent according to the method A described in Examples 52 to 62, and then carbon paste and silver paste were laminated in this order and sealed with an epoxy resin.
  • Table 3 shows the capacitance appearance rate and ESR of the fabricated capacitor.
  • Example 1 Niobium powder preparation peak 1 Peak 2 Pore diameter with large relative intensity (; Um) Peak toward pore diameter (m) Example 41
  • Example 30 0.64 3.0 Peak 2
  • Example 42 Example 31 0.65 3.0 Peak 2
  • Example 43 Example 32 0.76 2.4 Peak 2
  • Example 44 Example 33 0.69 2.1 Peak 2
  • Example 45 Example 34 0.68 2.9 Peak 2
  • Example 46 Example 35 0.67 2.6 Peak 2
  • Example 47 Example 36 0.64 2.9 Peak 2
  • Example 48 Example 37 0.67 2.9 Peak 2
  • Example 49 Example 38 0.63 2.8 Peak 2
  • Example 50 Example 39 0.64 2.9 Peak 2
  • Example 51 Example 40 0.67 3.0 Peak 2
  • Example 52 Example 41 98 595 0.023 Example 53
  • Example 42 96 577 0.025
  • Example 54 Example 43 96 572 0.024
  • Example 55 Example 44 94 551 0.025
  • Example 56 Example 45 98 587 0.023
  • Example 57 Example 46 98 586 0.023
  • Example 58 Example 47 98 584 0.022
  • Example 59 Example 48.98 591 0.022
  • Example 60 Example 49 98 589 0.021
  • Example 61 Example 50 98 585 0.023
  • Example 62 Example 51 98 596 0.022 Comparative Example 1 4 Comparative Example 9 21 60 0.166 Comparative Example 15 Comparative Example 1 0 72 307 0.083 Comparative Example 1 6 Comparative Example 1 1 1 74 31 5 0.083 Comparative Example 1 7 Comparative Example 1 2 69 292 0.091 M
  • Example 30 A 98 30/30 0/30
  • Example 63 A 83 30/30 0/30
  • NbOx (x 0.8 to 1.2), tapping density 0.5 to 2.5 g / m1, average particle diameter 100 to 1000 m, angle of repose 10 to 60 degrees, BET ratio
  • the niobium monoxide powder for a capacitor of the present invention having a surface area of 0.5 to 40 m 2 / g has good flowability, can be continuously molded, and is obtained by sintering the niobium powder. It has a pore diameter peak top in the range of ⁇ to 500 1 111, and is preferably high by using a niobium sintered body having a pore distribution having a plurality of pore diameter peak tops for the capacitor electrode. Capacitor appearance rate is obtained, capacitor with low equivalent series resistance (ESR), good leakage current characteristics and good moisture resistance can be produced.
  • ESR equivalent series resistance

Description

明細書 一酸化ニオブ粉、 酸化ニオブ焼結体及び一酸化ュォブ焼結体を 用いたコンデンサ 関連出願との関係
この出願は、 米国法典第 3 5卷第 1 1 1条 (b ) 項の規定に従 い 2001年 5月 2 1 日 に提出された米国仮出願 60/291925 号及ぴ 2001年 1 1月 9 日に提出された米国仮出願 60/331200 号の出願日 の利益を同第 1 1 9条 ( e ) 項 ( 1 ) により主張する同第 1 1 1 条 ( a ) 項の規定に基づく出願である。 技術分野
本発明は、 単位質量当たりの容量が大きく、 等価直列抵抗 (E S R ) が低く、 漏れ電流特性、 耐湿性の良好なコンデンサを安定 に製造することができる一酸化ニオブ粉及び焼結体、 これらを用 いたコンデンサ、 及びそれらの製造方法に関する。 背景技術
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。
さらに、 最近の電子デバイスは、 低電圧での作動、 高周波での 作動、 低ノイズ化が求められており、 個体電解コンデンサにおい ても、 より低 E S R (等価直列抵抗) が求められている。 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。 この粉体を成形後焼結することにより一 体化され焼結体と言われる電極になる。 この焼結体内部は、 前記 粉体の粒子が電気的 ·機械的に連結した三次元の複雑な形状をと る。 この焼結体の内部空隙の表面も含んだ表面に誘電体皮膜層を 形成した後、 対電極となる材料を含浸してコンデンサが構成され る。 作製されたコンデンサの容量は、 誘電体皮膜層が焼結体内外 部の表面に均一に付着している限り、 ミクロ的には、 対電極材料 と誘電体皮膜層との接触状況に大きく依存する。
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。
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 化して比表面積を增加させる方法では、 タンタル焼結体の細孔直 径が小さくなり、 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。
例えば、 対電極材料と して、 燐酸水溶液を用いたとき、 誘電体 皮膜層との接触状況が完全と して、 その時の容量出現率 (陰極剤 含浸率とも言う) を 1 0 0 %とすると、 粘性の大きな電極材料、 とくに固体の電極材料を使用した場合、 該容量出現率を 1 0 0 % とすることは、 困難であった。 と りわけ、 タンタル粉の平均粒径 が小さい場合や、 タンタル粉から作製した焼結体の形状が大きな 場合、 困難さが増加し、 極端な場合には、 容量出現率は 5 0 %に も満たないこともあった。 また、 このような低容量出現率の場合- 作製したコンデンサの耐湿性を十分得ることが出来なかった。 また、 タンタル焼結体を作成するためのタンタル粉が持つ細孔 径が小さい場合、 焼結体の持つ細孔径も必然的に小さくなり容量 出現率が低くなる。 その結果、 E S Rを低くできないという問題 が生じる。 これらの欠点を解決する手段の一つと して、 タンタル より大きい誘電率の誘電体の得られる電極材料を用い、 高い容量 出現率の得られる焼結体を作製し、 これを電極と したコンデンサ が考えられる。
工業的に供給可能なこのような電極材料と しては、 タンタルよ り誘電率が大きく埋蔵量も多いェォブが知られている。
特開昭 55 - 157226号公報には、 凝集粉から粒径 2. 0 / m、 あるい はそれ以下の弁作用金属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、 該公報にはニオブコンデンサの製造方法及び特性につい ての詳細は示されてない。
米国特許 4, 084, 965号公報には、 ェォブインゴッ トを水素化し て粉砕し、 平均粒子径 5. 1 μ m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 L Cと略記することがあ る) 値が大きく実用性に乏しい。
特開平 10- 242004号公報には、 ニオブ粉の一部を窒化すること 等により、 L C値を改善することが開示されている。
特開 2000-1 19710号公報には、 溶融マグネシゥム中に五酸化ュ ォブを投入して還元反応させた後、 生成した N b O X ( X = 0. 5 〜1. 5) を取り出し、 続けて、 溶融マグネシウムに生成した N b O x ( x = 0. 5〜1. 5) を投入して還元反応させ金属ニオブを得る- 2段階の還元反応による高純度-ォプ粉の製造方法が開示されて いる。
コンデンサに用いられる一酸化ニオブなどのニオブ粉のタッピ ング密度は、 ニオブ粉を成形作業する上で重要な因子であり、 こ れまでのものについては、 タッピング密度が 2. 5 g Z m 1 より大 きく、 4 g / m l程度であり、 成形するためには十分ではなかつ た。
すなわち、 このような一酸化ニオブ粉を成形、 焼結して焼結体 を作成する場合、 一酸化ニオブ粉の成形機ホッパーから金型への 流れが悪く、 常に一定量の一酸化ェォプ粉を計量し金型に入れる ことが困難であった。 このため、 成形体の形状が常に十分に安定 化せず、 成形体、 焼結体の強度が不足し、 結果と して L Cが悪い コンデンサが高頻度で生産されてしまう欠点があった。 また、 流 れ性の悪い粉体も扱える特別な成形装置を用いたのでは、 成形コ ス トが高くなりすぎ、 実用的でない。
このようなことから、 従来既知のコンデンサ用一酸化ニオブ粉 は、 連続成形に十分適応できるものではなく、 コンデンサの生産 性が低いという問題があった。 発明の開示
本発明の目的は、 単位質量当たりの容量が大きく、 等価直列抵 抗 (E S R ) が低く、 漏れ電流値が小さいコンデンサ及び耐湿性 の高いコンデンサ、 この電極材料となり高い容量出現率の得られ る焼結体、 この焼結体材料と して好ましく、 成形時の作業上流れ 性が良好で、 連続成形が容易であり、 コンデンサの安定した生産 が可能な一酸化-ォプ粉、 及びそれらの製造方法を提供すること にある。
本発明者らは、 前述の課題を鋭意検討した。 その結果、 特定の 細孔分布を持つ一酸化ニオブ焼結体、 好ましくは、 複数の細孔直 径ピーク トップを有する細孔分布を持つ一酸化ニオブ焼結体をコ ンデンサ電極に用いると、 高い容量出現率が得られ、 漏れ電流が 低く、 耐湿性の良好なコンデンサが生産できることを見出した。 さらに、 好ましくはタッピング密度が 0. 5〜2. 5 g / m 1、 さらに 好ましくは平均粒子径が 1 0〜1000 // mの一酸化ニオブ粉は、 流 れ性が良好で、 連続成形が可能であり、 前記焼結体材料と して好 ましく、 この一酸化ニオブ粉を用いると漏れ電流値が低いコンデ ンサを安定に生産できることを見出した。
更に好ましくは、 空孔分布が広く、 細孔直径のピーク トップが 複数あり、 その細孔直径ピーク トップのすべてが 0. 5 Χ Π1以上の 一酸化ュォブ粉を用いて作成した一酸化ニオブ焼結体をコンデン サ電極に用いると高い容量出現率とともに低 E S Rが達成できる ことを見いだした。
すなわち、 本発明は、 以下の一酸化ニオブ粉、 一酸化ニオブ焼 結体、 それを用いたコンデンサ、 及びそれらの製造方法に関する ( [ 1 ] 式: N b O X ( X = 0. 8〜1. 2) で示され、 タツビング密度 が 0. 5〜2. 5 g / ΤΆ 1 であるコンデンサ用一酸化ニオブ粉。
[ 2 ] さらにマグネシウム、 カノレシゥム、 ス トロンチウム、 バリ ゥム、 スカンジウム、 イ ッ ト リ ウム、 ランタン、 セリ ウム、 プラ セオジム、 ネオジム、 サマリ ウム、 ユーロピウム、 ガドリニウム. テノレビゥム、 ジスプロシム、 ホノレミ ゥム、 エノレビゥム、 ツリ ウム. ィ ッテノレビゥム、 ノレテチウム、 チタン、 ジルコニウム、 ハフユウ ム、 バナジウム、 タンタル、 モリプデン、 タングステン、 マンガ ン、 レニウム、 ノレテニゥム、 オスミ ウム、 ロジウム、 イ リジウム. パラジウム、 プラチナ、 銀、 金、 亜鉛、 カ ドミ ウム、 水銀、 ホウ 素、 アルミニウム、 ガリ ウム、 インジウム、 タリ ウム、 炭素、 珪 素、 ゲルマニウム、 スズ、 鉛、 窒素、 リ ン、 砒素、 アンチモン、 ビスマス、 硫黄、 セレン及びテルルからなる群から選ばれる少な く とも 1種の他元素を含む前項 [ 1 ] に記載の一酸化ェォプ粉。
[ 3 ] 他元素が、 ニオブと複合酸化物を形成している前項 [ 1 ] または [ 2] 記載の一酸化ニオブ粉。
[ 4 ] 他元素の含有量が、 5 0 〜 200, 000 p p mである前項 [ 2] または [ 3 ] に記載の一酸化ニオブ粉。
[ 5 ] 平均粒子径が 1 0〜1000 // mである前項 [ 1 ] 乃至 [ 4 ] のいずれか 1項に記載の一酸化ュォブ粉。
[ 6 ] 安息角が、 1 0〜 6 0度である前項 [ 1 ] 乃至 [ 5 ] のい ずれか 1項に記載の一酸化ニオブ粉。
[ 7 ] B E T比表面積が、 0.5〜 4 0 m2// gである前項 [ 1 ] 乃 至 [ 6 ] のいずれか 1項に記載の一酸化ニオブ粉。
[ 8 ] 0. 以上 5 0 O ^ m以下の範囲内に細孔直径ピーク ト ップを有する細孔分布を持つ前項 [ 1 ] 乃至 [ 7 ] のいずれか 1 項に記載の一酸化ニオブ粉。
[ 9 ] 細孔分布が、 複数の細孔直径ピーク ト ップを有する前項
[ 8 ] に記載の一酸化ニオブ粉。
[ 1 0 ] 細孔直径ピーク ト ップのすべてが、 0.5〜: L 0 0 μ mの 範囲にある前項 [ 8 ] または [ 9 ] に記載の一酸化ニオブ粉。
[ 1 1 ] 前項 [ 1 ] 乃至 [ 1 0] のいずれか 1項に記載の一酸化 ニオブ粉を用いた焼結体。
[ 1 2 ] 0.01/i m以上 5 0 0 /z m以下の範囲内に細孔直径ピーク トップを有する細孔分布を持つ前項 [ 1 1 ] に記載の焼結体。
[ 1 3 ] コンデンサ電極用一酸化ニオブ焼結体において、 一酸化 ニオブ焼結体の細孔分布が、 複数の細孔直径ピーク トップを有す ることを特徴とする一酸化ニオブ焼結体。
[ 1 4 ] 細孔分布が、 2つの細孔直径ピーク トップよりなる前項 [ 1 1 ] 及至 [ 1 3 ] のいずれか 1項に記載の一酸化ニオブ焼結 体。
[ 1 5 ] 複数の細孔直径ピーク トップの内、 相対強度が最も大き い 2つのピークのピーク ト ップが、 それぞれ 0.2〜0.7/z m及び 0.7〜 3 / mの範囲にある前項 [ 1 3 ] または [ 1 4 ] に記載の —酸化ニオブ焼結体。
[ 1 6 ] 複数の細孔直径ピーク ト ップの内、 相対強度が最も大き いピークのピーク トップが、 相対強度が次に大きいピークのピー ク トップょり大径側にある前項 [ 1 3 ] に記載の一酸化ニオブ焼 結体。
[ 1 7 ] 焼結体が、 細孔空隙容積を含めて 1 0 mm3以上の体積 を持つ前項 [ 1 1 ] 乃至 [ 1 6 ] のいずれか 1項に記載の一酸化 ニオブ焼結体。
[ 1 8 ] 焼結体が、 0.2〜 7 m2/ gの比表面積を持つ前項 [ 1 1 ] 乃至 [ 1 7] のいずれか 1項に記載の一酸化ニオブ焼結体。
[ 1 9 ] 焼結体の一部が、 窒化している前項 [ 1 1 ] 乃至 [ 1 8 ] のいずれか 1項に記載の一酸化ニオブ焼結体。
[ 2 0 焼結体が、 1400°Cで焼結した場合 40000〜200000 F V Z gの C V値を持つ焼結体を与える一酸化ニオブ成形体より得ら れた焼結体である前項 [ 1 1 ] 乃至 [ 1 9 ] のいずれか 1項に記 載の一酸化ニオブ焼結体。 [ 2 1 ] 前項 [ 1 1 ] 乃至 [ 2 0 ] のいずれか 1項に記載の一酸 化ニオブ焼結体を一方の電極とし、 対電極との間に介在した誘電 体とから構成されたコンデンサ。
[ 2 2 ] 誘電体の主成分が五酸化二ニオブである前項 [ 2 1 ] に 記載のコンデンサ。
[ 2 3 ] 対電極が、 電解液、 有機半導体及び無機半導体からなる 群よ り選ばれた少なく とも 1種の材料である前項 [ 2 1 ] に記載 のコンデンサ。
[ 2 4 ] 対電極が、 有機半導体であって、 該有機半導体が、 ベン ゾピロ リ ン 4量体とクロラエルからなる有機半導体、 テトラチォ テトラセンを主成分とする有機半導体、 テ トラシァノキノジメタ ンを主成分とする有機半導体及び導電性高分子からなる群より選 ばれた少なく とも 1種の材料である前項 [ 2 3 ] に記載のコンデ ンサ。
[ 2 5 ] 導電性高分子が、 ポリ ピロール、 ポリチォフエン、 ポリ ァニリ ン及びこれらの置換誘導体から選ばれた少なく とも 1種で ある前項 [ 2 4] に記載のコンデンサ。
[ 2 6 ] 導電性高分子が、 下記一般式 ( 1 ) または一般式 ( 2 )
Figure imgf000010_0001
(1) (2)
(式中、 尺1〜!^はそれぞれ独立して水素原子、 炭素数 1乃至 0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、 またはハ口ゲン原子、 ニ トロ基、 シァノ基、 1級、 2級もしく は 3級ァミ ノ基、 C F3 基、 フエニル基及び置換フエ二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鎮を形成してもよい。 前記環状結合鎖 には、 カノレポ二ノレ、 エーテル、 エステノレ、 ア ミ ド、 スノレフィ ド、 スルフィニル、 スルホニル、 ィ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 1 0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。 ) で示される繰り返し単位を含む重合体に、 ドーパントをド ープした導電性高分子である前項 [ 2 4] に記載のコンデンサ。
[ 2 7] 導電性高分子が、 下記一般式 ( 3 )
Figure imgf000011_0001
(3)
(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 いフエ二レン構造のものが含まれる。 ) で示される繰り返し単位 を含む導電性高分子である前項 [ 2 6 ] に記載のコンデンサ。
[ 2 8 ] 導電性高分子が、 ポリ ( 3, 4一エチレンジォキシチォ フェン) にドーパン トをドープした導電性高分子である前項 [ 2 7 ] に記載のコンデンサ。
[ 2 9 ] 対電極が、 層状構造を少なく とも一部に有する材料から なる前項 [ 2 1 ] に記載のコンデンサ。
[ 3 0 ] 対電極が、 有機スルホン酸ァニオンをドーパントと して 含んだ材料である前項 [ 2 1 ] に記載のコンデンサ。
[ 3 1 ] —酸化ニオブ粉の製造方法において、 一酸化ニオブまた は一酸化-ォプ化合物を賦活処理 ( 「細孔形成処理」 ともいう) することを特徴とする前項 [ 1 ] 乃至 , [ 1 0 ] のいずれか 1項に 記載の一酸化ニオブ粉の製造方法。
[ 3 2 ] 一酸化ニオブまたは一酸化ニオブ化合物の賦活処理が、 焼結工程及び解碎工程からなる群よ り選ばれた少なく とも 1種の 工程で行なわれることを特徴とする前項 [ 3 1 ] に記載の一酸化 ニオブ粉の製造方法。
[ 3 3 ] 一酸化ニオブまたは一酸化ェォプ化合物の賦活処理が、 一酸化ニオブまたは一酸化ェォブ化合物と、 賦活剤とを含む混合 物を用いて行なわれることを特徴とする前項 [ 3 1 ] または [ 3
2] に記載の一酸化ニオブ粉の製造方法。
[ 3 4 ] 賦活処理される一酸化ニオブまたは一酸化ニオブ化合物 の平均粒子径が、 Ο.ΟΙμ π!〜 1 0 μ πιである前項 [ 3 1 ] 乃至 [ 3 3 ] のいずれか 1項に記載の一酸化ニオブ粉の製造方法。 [ 3 5 ] —酸化ニオブまたは一酸化工ォプ化合物が、 マグネシゥ ム、 カルシウム、 ス トロンチウム、 バリ ウム、 スカンジウム、 ィ ッ ト リ ウム、 ランタン、 セリ ウム、 プラセオジム、 ネオジム、 サ マリ ゥム、 ユーロピウム、 ガドリニウム、 テルビウム、 ジスプロ シム、 ホノレミ ゥム、 エノレビゥム、 ツリ ウム、 イ ッテルビウム、 ノレ テチウム、 チタン、 ジルコニウム、 ハフニウム、 バナジウム、 タ ンタノレ、 モリブデン、 タングステン、 マンガン、 レニウム、 ノレテ 二ゥム、 オスミ ウム、 ロジウム、 イ リ ジウム、 パラジウム、 プラ チナ、 銀、 金、 亜鉛、 カ ドミ ウム、 水銀、 ホウ素、 アルミニウム. ガリ ウム、 インジウム、 タリ ウム、 炭素、 珪素、 ゲルマニウム、 スズ、 鉛、 窒素、 リ ン、 砒素、 アンチモン、 ビスマス、 硫黄、 セ レン及びテルルからなる群から選ばれる少なく とも 1種の元素を
5 0〜200, 000 p p m含有するものである前項 [ 3 1 ] 乃至 [ 3
4 ] のいずれか 1項に記載の一酸化ニオブ粉の製造方法。
[ 3 6 ] —酸化ニオブまたは一酸化ニオブ化合物の含有している 他元素が、 ニオブと複合酸化物を形成している前項 [ 3 5 ] に記 載の一酸化ニオブ粉の製造方法。
[ 3 7 ] 一酸化ニオブまたは一酸化ニオブ化合物と、 賦活剤とを 含む混合物が、 溶媒を用いて混合されたものである前項 [ 3 3 ] に記載の一酸化ニオブ粉の製造方法。
[ 3 8 ] 溶媒が、 水、 アルコール類、 エーテル類、 セルソルブ類. ケトン類、 脂肪族炭化水素類、 芳香族炭化水素類、 ハロゲン化炭 化水素類よりなる群から選ばれた少なく とも 1種の溶媒である前 項 [ 3 7 ] に記載の一酸化-ォプ粉の製造方法。
[ 3 9 ] 賦活剤が、 一酸化ニオブまたは一酸化ニオブ化合物の総 量に対して 1〜 4 0質量%で用いられる前項 [ 3 3 ] に記載の一 酸化ニオブ粉の製造方法。
[4 0 ] 賦活剤の平均粒子径が 0· 01〜 5 0 0 // mである前項 [ 3 3 ] または [ 3 9 ] に記載の一酸化ニオブ粉の製造方法。
[4 1 ] 賦活剤の粒子径ピーク トップが複数である前項 [ 3 3] .
[ 3 7 ] 、 [ 3 9 ] 及び [ 4 0 ] のいずれか 1項に記載の一酸化 ニオブ粉の製造方法。
[4 2] 賦活剤が、 2000°C以下で気体と して除去される物質であ る前項 [ 3 3 ] 、 [ 3 7 ] 、 [ 3 9 ] 乃至 [ 4 1 ] のいずれか 1 項に記載の一酸化ニオブ粉の製造方法。
[ 4 3 ] 賦活剤が、 ナフタレン、 アントラセン、 キノ ン、 樟脳、 ポリアク リル酸、 ポリアク リル酸エステル、 ポリアク リルアミ ド. ポリ メタタ リル酸、 ポリメタタリル酸エステル、 ポリメタク リノレ アミ ド、 ポリ ビニルアルコ ーノレ、 N H4C 1 、 Z n O、 WO 2 、 S n O 2 、 M n 03 からなる群から選ばれた少なく とも 1種である 前項 [4 2 ] に記載の一酸化ニオブ粉の製造方法。
[4 4] 賦活剤が、 水溶性物質、 有機溶剤可溶性物質、 酸性溶液 可溶性物質、 アルカリ性溶液可溶性物質、 錯体を形成しこれらの 可溶性物質となる物質、 及び 2000°C以下でこれらの可溶性物質か らなる群から選ばれた少なく とも 1種である前項 [ 3 3 ] 、 [ 3 7 ] 、 [ 3 9 ] 乃至 [ 4 1 ] のいずれか 1項に記載の一酸化ニォ ブ粉の製造方法。
[4 5 ] 賦活剤が、 金属と、 炭酸、 硫酸、 亜硫酸、 ハロゲン、 過 ハロゲン酸、 次亜ハロゲン酸、 硝酸、 亜硝酸、 燐酸、 酢酸、 蓚酸 または硼酸との化合物、 または、 金属、 金属水酸化物、 及ぴ金属 酸化物とからなる群から選ばれた少なく とも 1種である前項 [4 4] に記載の一酸化ニオブ粉の製造方法。 [4 6 ] 賦活剤が、 金属炭酸物、 金属炭酸水素化物、 金属水酸化 物、 及び金属酸化物からなる群から選ばれる少なく とも 1種であ る前項 [4 5 ] に記載の一酸化ニオブ粉の製造方法。
[4 7 ] 賦活剤が、 金属炭酸物、 金属炭酸水素化物、 金属水酸化 物、 及び金属酸化物からなる群から選ばれる少なく とも 1種で、 焼結工程における温度より高い融点を持つ前項 [4 6 ] に記載の 一酸化ニオブ粉の製造方法。
[4 8 ] 賦活剤が、 リチウム、 ナ ト リ ウム、 カリ ウム、 ルビジゥ ム、 セシウム、 フランシウム、 ベリ リ ウム、 マグネシウム、 カル シゥム、 ス ト ロ ンチウム、 バリ ゥム、 ラジウム、 スカンジウム、 イッ ト リ ウム、 ランタン、 セリ ウム、 プラセオジム、 ネオジム、 サマリ ウム、 ユーロピウム、 ガドリニウム、 テルビウム、 ジスプ 口シム、 ホノレミ ゥム、 エノレビゥム、 ツ リ ウム、 イ ッテルビウム、 ルテチウム、 チタニウム、 ジノレコェゥム、 ノヽフニゥム、 バナジゥ ム、 ニオブ、 タンタノレ、 モリ プデン、 タングステン、 マンガン、 レニウム、 ノレテユウム、 オスミ ウム、 コ ノくノレト、 ロジウム、 イ リ ジゥム、 ニッケル、 パラジウム、 プラチナ、 銀、 金、 亜鉛、 カ ド ミ ゥム、 硼素、 アルミニウム、 ガリ ウム、 インジウム、 タリ ウム. 炭素、 珪素、 ゲルマユゥム、 錫、 鉛、 砒素、 アンチモン、 ビスマ ス、 セレン、 テルル、 ポロニウム、 及びこれらの化合物からなる 群よ り選ばれた少なく とも 1種である前項 [ 4 4] に記載の一酸 化ニオブ粉の製造方法。
[4 9 ] 賦活処理が、 焼結工程前に、 または焼結工程時に、 加熱 及ぴ Zまたは減圧によ り賦活剤の除去を行なう処理である前項 [ 3 1 ] 乃至 [ 3 3 ] のいずれか 1項に記載の一酸化ニオブ粉の 製造方法。 [ 5 0 ] 賦活処理が、 焼結工程後、 解砕工程中、 または解砕工程 後の、 焼結物または解砕物に溶媒を接触させ、 賦活剤成分を除去 する処理である前項 [ 3 1 ] 乃至 [ 3 3] のいずれか 1項に記載 の一酸化ニオブ粉の製造方法。
[ 5 1 ] 溶媒が、 水、 有機溶剤、 酸性溶液、 アルカリ性溶液、 及 び可溶性錯体を形成する配位子を含む溶液よ りなる群から選ばれ た少なく とも 1種である前項 [ 5 0 ] に記載の一酸化ニオブ粉の 製造方法。
[ 5 2 ] 酸性溶液が、 硝酸、 硫酸、 フッ化水素酸、 及び塩酸から なる群から選ばれた少なく とも 1種の溶液である前項 [ 5 1 ] に 記載の一酸化ニオブ粉の製造方法。
[ 5 3 ] アルカ リ性の溶液が、 アルカ リ金属の水酸化物及ぴアン モ -ァからなる群から選ばれた少なく とも 1種を含む前項 [ 5 1 ] に記載の一酸化ニオブ粉の製造方法。
[ 5 4] 配位子が、 アンモエア、 グリ シン、 及びエチレンジアミ ン四酢酸からなる群から選ばれた少なく とも 1種である前項 [ 5 1 ] に記載の一酸化ニオブ粉の製造方法。
[ 5 5 ] 前項 [ 1 ] 乃至 [ 1 0] のいずれか 1項に記載の一酸化 ニオブ粉を、 液体窒化、 イオン窒化、 及びガス窒化の方法からな る群より選ばれた少なく とも 1種の方法により処理することを特 徴とする窒素を含む一酸化-ォブ粉の製造方法。
[ 5 6 ] 前項 [ 1 ] 乃至 [ 1 0] のいずれか 1項に記載の一酸化 ニオブ粉を、 固相炭化、 及び液体炭化の方法からなる群より選ば れた少なく とも 1種の方法により処理することを特徴とする炭素 を含む一酸化ニオブ粉の製造方法。
[ 5 7 ] 前項 [ 1 ] 乃至 [ 1 0 ] のいずれか 1項に記載の一酸化 ニオブ粉を、 ガスホウ化、 及び固相ホウ化の方法からなる群より 選ばれた少なく とも 1種の方法によ り処理されることを特徴とす るホウ素を含む一酸化ニオブ粉の製造方法。
[ 5 8 ] 前項 [ 1 ] 乃至 [ 1 0] のいずれか 1項に記載の一酸化 ニオブ粉を、 ガス硫化、 イオン硫化、 及ぴ固相硫化の方法からな る群より選ばれた少なく とも 1種の方法により処理することを特 徴とする硫黄を含む一酸化ニオブ粉の製造方法。
[ 5 9 ] 前項 [ 3 1 ] 乃至 [ 5 8 ] のいずれか 1項に記載の製造 方法で得られた一酸化ニオブ粉。
[ 6 0 ] 前項 [ 1 ] 乃至 [ 1 0] 及ぴ前項 [ 5 9 ] のいずれか 1 項に記載の一酸化ニオブ粉を用いることを特徴とする一酸化ュォ プ焼結体の製造方法。
[ 6 1 ] 一酸化ニオブ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を含 むコンデンサの製造方法であって、 一酸化ニオブ焼結体が、 前項
[ I ] 乃至 [ 1 0 ] 及び前項 [ 5 9 ] のいずれか 1項に記載の一 酸化ニオブ粉を焼結したものであることを特徴とするコンデンサ の製造方法。
[ 6 2 ] 誘電体が、 電解酸化によ り形成されたものである前項 [ 6 1 ] に記載のコンデンサの製造方法。
[ 6 3 一酸化ニオブ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を含 むコンデンサの製造方法であって、 一酸化ニオブ焼結体が、 前項
[ I I ] 乃至 [ 2 0] のいずれか 1項に記載の一酸化ニオブ焼結 体であることを特徴とするコンデンサの製造方法。
[ 6 4 ] 前項 [ 2 1 ] 乃至 [ 3 0 ] のいずれか 1項に記載のコン デンサを使用した電子回路。
[ 6 5 ] 前項 [ 2 1 ] 乃至 [ 3 0 ] のいずれか 1項に記載のコン デンサを使用した電子機器。 発明の実施の形態
以下、 高容量で、 低い等価直列抵抗 (E S R ) 、 漏れ電流特性 や耐湿性の良好なコンデンサ、 その特性を引き出し高い容量出現 率の得られる一酸化ニオブ焼結体、 この焼結体材料と して好まし い流れ性が良好で連続成形が可能な一酸化-ォブ粉、 及びそれら の製造方法に関し説明する。
本発明では、 前記コンデンサの特性を満足し、 コンデンサ製造 の生産性を向上させる一酸化ニオブ粉として、 タツビング密度が 0. 5〜2. 5 g / m 1 であるようなコンデンサ用一酸化ニオブ粉 (単 に一酸化ニオブ粉と略記することもある) を使用する。
コンデンサ用一酸化ニオブ粉とは、 式: N b O X (式中、 Xは 0. 8〜1. 2である。 ) を主成分と し、 コンデンサを製造するための 素材となり得るものをいう。
ニオブの酸化物は、 一酸化ニオブ、 二酸化ニオブ、 五酸化ニニ ォブの 3種類が知られている。
Xが 0から 1の間にある酸化-ォブでは、 金属ニオブと一酸化 ニオブとが共存することとなる。 金属ニオブは一酸化ニオブに比 ベて焼結されやすく、 金属ニオブが多量に存在すると焼結体の比 表面積を大きく し難く、 コンデンサの容量が小さくなつてしまう 傾向がある。
また、 Xが 1から 2の間にある-ォプ酸化物は、 一酸化ニオブ と二酸化ニオブとが共存すること となる。 一酸化ニオブは導電性 であるが二酸化ニオブは絶縁性である。 二酸化ニオブが多量に存 在すると、 電解酸化による誘電体の形成に不利となる。
これらを考慮すると、 Xの範囲は 0. 8〜: 1. 2が好ま しく、 0. 9 ~ 1. 1が更に好ましく、 0. 95〜: L. 05が特に好ましい。
—酸化ニオブ粉には、 例えば、 ニオブと複合酸化物を形成する 成分や窒素、 リ ン、 アンチモン、 硫黄、 セレン、 テルルなどの二 ォプ以外の成分の少なく とも 1種が含まれていても良い。 このよ うにニオブ以外の成分を含ませることによ り、 焼結性を変化させ ることが可能となり、 コンデンサと しての特性を向上させること ができる。 この様なニオブ以外の元素と しては、 例えば、 マグネ シゥム、 カノレシゥム、 ス トロンチウム、 ノ リ ウム、 スカンジウム. イ ッ ト リ ウム、 ランタン、 セリ ウム、 プラセオジム、 ネオジム、 サマリ ウム、 ユーロピウム、 ガドリエゥム、 テノレビゥム、 ジスプ 口シム、 ホノレミ ゥム、 エノレビゥム、 ツリ ウム、 イ ッテルビウム、 ノレテチウム、 チタン、 ジノレコニゥム、 ハフニウム、 バナジウム、 タンタノレ、 モリブデン、 タングステン、 マンガン、 レニウム、 ノレ テニゥム、 オスミ ウム、 ロジウム、 イ リジウム、 パラジウム、 プ ラチナ、 銀、 金、 亜鉛、 カ ドミ ウム、 水銀、 ホウ素、 アルミニゥ ム、 ガリ ウム、 インジウム、 タリ ウム、 炭素、 珪素、 ゲルマ-ゥ ム、 スズ、 鉛、 窒素、 リ ン、 砒素、 アンチモン、 ビスマス、 硫黄. セレン及びテルルが挙げられる。
例えば、 一酸化ニオブ粉を成形、 焼結し、 コンデンサ用焼結体 を次のような方法によ り得ることができる。
後述するバインダーを トルエンやメタノールなどの有機溶剤に 溶解させた溶液に、 コンデンサ用一酸化ュォブ粉を入れ、 これを 振と う混合機、 V型混合機などを用いて十分に混合する。 その後、 コニカルドライヤーなどの乾燥機を用い、 減圧下、 有機溶媒を留 去して、 バインダーを含んだ一酸化ニオブ調合粉を作製する。 こ の調合粉を自動成形機ホッパーに入れる。 一酸化ニオブ調合粉を. ホッパーから成形機金型への導入管を流して自動的に金型に自然 落下しながら計量し、 リード線と共に成形する。 この成形体を減 圧下、 バインダーを除去した後、 5 0 0 °C〜2000°Cで焼結して一 酸化ニオブ焼結体を作製する。
そして、 例えば一酸化ニオブ焼結体を温度 3 0〜 9 0 °C、 濃度 0. 1質量%程度のリ ン酸、 アジピン酸等の電解溶液中で、 2 0〜 6 0 Vまで昇圧して 1〜 3 0時間化成処理し、 五酸化二ニオブを 主体とする誘電層を作成する。 この誘電層上に、 二酸化マンガン. 二酸化鉛、 導電性高分子などの固体電解質層を形成し、 ついでグ ラファイ ト層、 銀ペース ト層を形成する。 ついで、 その上に陰極 端子をハンダ付けなどで接続した後、 樹脂で封止し固体電解コン デンサを作成する。
成形時、 適度な流れ性や安息角を持たない調合粉では、 ホッパ 一から金型に流れにく く安定に成形できない。 特に振動などの方 法を用いてホッパーから輸送するため、 調合粉のタッビング密度 や平均粒子径が大きすぎても小さすぎても、 成形体の質量、 焼結 体強度や形状のバラツキが大きく なり、 欠け、 割れが発生するこ ともあり、 結果と して漏れ電流値が悪くなる。 この様に調合粉の タッピング密度、 平粒子径、 流れ性及び安息角は、 良好な焼結体 及びコンデンサを作製する上での重要な要素となる。
調合粉のこのような物性はバインダ一との調合前後でほとんど 変化せず、 調合粉の物性は使用したコンデンサ用一酸化ニオブ粉 の物性で決定される。 そのため使用する一酸化ニオブ粉のタッピ ング密度、 平均粒子径、 流れ性、 安息角などが重要となる。 一酸 化ニオブ粉の流れ性や安息角は、 タッビング密度や平均粒子径の 影響を大きく受けるため、 タッビング密度や平均粒子径が重要な 要素となる。
流れ性や安息角の改善に伴う生産性及び焼結体強度の向上、 及 びそれに伴う漏れ電流値の低減の効果を得るために、 本発明にお いてはタッビング密度は、 0. 5〜2. 5 g / m 1 が好ましく、 さらに は 0. 7—1. 9 g Z m 1 が好ましく、 特に 0. 7〜1. 6 g / 1が好まし い。 また、 本発明の一酸化ニオブ粉の平均粒子径は、 1 0〜1000 〃 111が好ましく、 5 0〜 2 0 0〃 mが特に好ましい。
成形機ホッパーから金型へ一酸化ニオブ粉を自然落下させるた めには、 本発明の一酸化ニオブ粉の安息角は、 1 0〜 6 0度が好 ましく、 さらには 1 0〜 5 0度が特に好ましい。
上記の様な物性を持つ一酸化ニオブ粉は、 一酸化ュォブ粉また は一酸化ニオブ化合物粉 (以下、 これらを 「原料一酸化ニオブ 粉」 と記載する) と、 賦活剤 ( 「細孔形成剤」 ともいう。 以下、
「添加物」 と記載することもある) とを含む混合物 (以下、 「原 料混合物」 と記載する。 ) を原料と し、 少なく とも焼結工程、 解 砕工程を順次経て製造することができる。
賦活剤は、 原料混合物から本発明の一酸化-ォプ粉を製造する 焼結工程または解碎工程のいずれかの工程で除去される。 賦活剤 の除去は、 前記焼結工程や解砕工程とは独立して行なってもよい c 賦活剤を除去する方法は、 賦活剤の化学的性質により、 任意に 種々の方法を採用することができ、 賦活剤を除去しゃすい方法を いずれか 1つまたは複数を組み合わせて用いればよい。
賦活剤を除去する方法としては、 例えば、 賦活剤を蒸発、 昇華 または熱分解し気体にすることにより除去する方法、 溶媒で賦活 剤を溶解することにより除去する方法が挙げられる。
賦活剤を気体にして除去する場合、 焼結工程で行なうか、 また は焼結前に加熱及び/または減圧により賦活剤を除去する工程を 設けてもよい。
賦活剤を溶解し除去する場合、 原料混合物を焼結後、 または解 砕中、 または解砕後に後述する溶媒と焼結物またはその解砕物と を接触させることにより賦活剤を溶解除去する。
また、 原料混合物から本発明の一酸化ニオブ粉を製造する工程 中のいずれかにおいて、 一酸化-ォプ粉の一部を窒化、 ホウ化、 炭化、 または硫化する工程を設けてもよい。
以下、 本発明の一酸化ニオブ粉の製造方法について詳しく説明 する。
原料一酸化ニオブ粉と しては、 一酸化ュォブ (N b O X : X = 0. 8〜 1. 2) 及び、 マグネシウム、 カルシウム、 ス トロンチウム、 バリ ゥム、 スカンジウム、 イ ッ ト リ ウム、 ランタン、 セリ ウム、 プラセオジム、 ネオジム、 サマリ ウム、 ユーロピウム、 ガドリニ ゥム、 テノレビゥム、 ジスプロシム、 ホルミ ウム、 ェ/レビゥム、 ッ リ ウム、 イ ツテノレビゥム、 ノレテチウム、 チタン、 ジノレコニゥム、 ハフニウム、 バナジウム、 タンタノレ、 モリプデン、 タングステン. マンガン、 レニウム、 ノレテニゥム、 オスミ ウム、 ロジウム、 イ リ ジゥム、 パラジウム、 プラチナ、 銀、 金、 亜鉛、 カ ドミウム、 水 銀、 ホウ素、 アルミニウム、 ガリ ウム、 インジウム、 タリ ウム、 炭素、 珪素、 ゲルマニウム、 スズ、 鉛、 窒素、 リ ン、 砒素、 アン チモン、 ビスマス、 硫黄、 セ レン及びテルノレからなる群から選ば れる少なく とも 1種の元素を含む一酸化ニオブ、 及びこれらの複 合酸化物から選ばれる少なく とも 1種の粉体を用いることができ る。 また、 これらの一部が、 更に窒化、 硫化、 炭化、 またはホウ ィ匕しているものであってもよい。
本発明で用いる原料一酸化ニオブ粉の平均粒子径は 0. 01〜 1 0 μ mが好ましく、 0. 02〜 5 μ mが更に好ましく、 0. 05〜 2 μ mが 特に好ましい。
また、 焼結性や得られたコンデンサの電気的性能の改善から、 含まれる他元素の量は、 5 0質量 p p mから 500000質量 p p mが 好ましく、 5 0〜 200000質量 p p mが特に好ましい。
原料一酸化ェォプ粉となる一酸化ュォプを得る方法は、 例えば. 五酸化二ニオブをカルシウムやマグネシウムなど還元作用のある 金属を用いて還元する方法、 二酸化ニオブ粉を水素気流中で加熱 して還元する方法、 ニオブ金属粉と二酸化ニオブ粉を混合した後. アルゴン中で加熱する方法などが挙げられる。
原料一酸化ニオブ粉となる他元素を含有する一酸化ニオブを得 る方法は、 他成分との複合酸化物、 五酸化ニオブと他元素の酸化 物の混合物、 二酸化-ォプと他元素の酸化物などを出発原料に水 素気流中で加熱して還元するかカルシウム、 マグネシウム、 イツ トリ ウム、 ランタン、 セリ ウム、 サマリ ウム、 ミッシュメタルな どの還元作用のある金属を用いて還元する方法、 -ォブと他元素 の合金を空気中で加熱して酸化する方法、 一酸化ニオブ粉と他元 素化合物の混合物を加熱する方法、 気体、 固体、 液体状の他元素 と一酸化ニオブと反応させる方法などがあげられる。 これらの粉 体は、 通常の方法で粉碎して粒度を調整することができる。
例えば、 他元素としてホウ素を含有する一酸化ニオブ粉を得る には、 ホウ化ニオブ粉と一酸化ニオブ粉を混合した後加熱する方 法、 ホウ化ニオブ粉を空気中で加熱する方法や気体状のホウ素と —酸化ニオブを加熱して反応させる方法などがあげられる。
賦活剤は、 原料混合物から本発明の一酸化ニオブ粉を製造する いずれかの工程中で除去可能な物質である。 通常、 本発明の一酸 化ニオブ粉中で、 賦活剤が除去された部分は細孔を形成する。
賦活剤の粒径は、 本発明の一酸化ニオブ粉の細孔直径に影響し、 一酸化ニオブ粉の細孔直径は一酸化ニオブ焼結体の細孔直径に影 響し、 焼結体の細孔直径はコンデンサの容量及びコンデンサ製造 工程における陰極剤の含浸性に影響する。
陰極剤の含浸性は、 高い容量をもち、 かつ低い E S Rのコンデ ンサの作成に大きく影響を与える。 一酸化ニオブ焼結体は、 一酸 化ニオブ粉を加圧成形して作成するため、 焼結体の持つ細孔直径 は、 必然的に一酸化ェォブ粉の持つ細孔直径より小さくなる。 小 さな細孔直径ピークを持つ粉体から作成した焼結体に対する陰極 剤の含浸性の困難さから考えると、 一酸化ニオブ粉の持つ細孔直 径は、 平均径と して 0.5μ m以上、 と りわけ 1 μ m以上であるこ とが望ましい。
これら細孔直径は、 平均径と して、 0.01〜 5 0 0 μ mが好まし く、 0.03〜 3 0 0 m力 Sさらに好ましく、 0. l〜 2 0 0 x mが特 に好ましい。 そのため、 賦活剤の平均粒子径は、 0.01〜5 0 0 // mが好ましく、 0.03~ 3 0 0 μ mがさ らに好ましく、 0.1〜 2 0 0 μ mが特に好ましい。
最も好ましい一酸化ニオブ粉の細孔直径は、 平均径と して 0.5 !〜 1 0 O ju mであり、 この細孔直径を作り出す最も好ましい 賦活剤の平均粒子径は、 0.5μ π!〜 1 0 0 /i mである。
これらの細孔直径を小さくするには、 粒径の小さな賦活剤を用 いればよく、 大きくするには、 粒径の大きな賦活剤を用いればよ い。
また、 賦活剤の粒度分布を調整することにより細孔直径分布を 調整できる。
陰極剤の含浸性の問題が無く、 十分な容量を持つコンデンサを 得るには、 一酸化ニオブ焼結体中に、 所望の容量が得られる程度 に小さい細孔と、 陰極剤が十分含浸する程度に大きい細孔とを、 陰極剤の物性に合わせ適度に設けることが好ましい。
一酸化ニオブ粉または一酸化ニオブ焼結体の細孔直径分布を調 整するには、 例えば、 ピーク トップを 2つ以上有する粒度分布を 持つ賦活剤 (粉体) を用い、 一酸化ニオブ粉にピーク トップが 2 つ以上ある細孔直径分布を持たせることができる。 この一酸化二 ォブ粉を焼結することにより、 同等な細孔直径のピーク トップが 2つ以上ある細孔径分布を持つ一酸化ニオブ焼結体を得ることが できる。 この場合、 細孔直径ピーク トップは、 0. 01〜 5 0 0 μ m の範囲内にあることが好ましく、 0. 03〜 3 0 Ο μ πιがより好まし く、 0. 1〜 2 0 0 μ mがさらに好ましく、 0. 1〜 3 0 μ mが特に好 ましく、 0. 2〜 3 μ mが最も好ましい。
このような一酸化ニオブ焼結体を与える一酸化ニオブ粉は、 2 つ以上の細孔直径ピーク トップをもつ。 この一酸化ニオブ粉の 2 つ以上の細孔直径ピーク トップは、 いずれも 0. 5 z :m以上である ことが望ましい。 例えば、 0. 7 μ mと 3 μ mに 2つの細孔直径ピ ーク トップを持つ一酸化ニオブ焼結体を作成する場合、 一酸化- ォブ粉の持つ 2つの細孔直径ピーク トップを、 例えば、 約 1. 5 mと約 2 5 mに調整してやればよい。 このよ うな約 1. 5 μ πιの 小さな細孔直径を与える賦活剤の平均粒径は約 1. 5 /i mであり、 約 2 5 mの大きな細孔直径を与える賦活剤の平均粒径は約 2 5 z mである。 通常、 小さな細孔と大きな細孔が一酸化-ォプ粉に 存在する場合、 加圧成形時に大きな細孔はつぶされて小さく なる ( したがって、 大きな細孔直径ピーク ト ップは、 2 0 m以上にあ ることが望ましい。 細孔直径ピーク ト ップが 3つの場合でも大き な細孔直径ピーク トップは、 2 0 μ m以上であることが望ましい < また、 全空孔容積の 3 0体積%以上が 2 0 μ m以上の細孔直径を 有することが望ま しく、 4 0体積%以上であることが特に好まし い。
粒度分布のピーク トップを 2つ以上持つ賦活剤は、 例えば、 粒 度分布のピーク ト ップの異なる賦活剤を 2種類以上混合すること により得ることができる。
賦活剤となる物質と しては、 例えば、 焼結温度以下で気体とな る物質、 または少なく と も焼結後に溶媒に可溶である物質が挙げ られる。
焼結温度以下で気体となる物質と しては、 例えば、 蒸発、 昇華 または熱分解して気体となる物質等が挙げられ、 低温においても 残留物を残さず容易に気体になる安価な物質が好ま しい。 このよ うな物質と して、 例えば、 ナフタ レン、 アン トラセン、 キノ ンな どの芳香族化合物、 樟脳、 N H 4 C 1 、 Z n 0、 W 0 2 、 S n 0 2 . M n〇3 、 有機物ポリマーが挙げられる。
有機物ポリマーと しては、 例えば、 ポリアク リル酸、 ポリアク リル酸エステル、 ポリアク リルァミ ド、 ポリ メタタ リル酸、 ポリ メタタ リル酸エステル、 ポリメタク リルァミ ド、 ポリ ビエルアル コーノレが挙げられる。
少なく とも焼結後に可溶性である物質と しては、 賦活剤または その熱分解物の残留物が溶媒に可溶である物質であり、 焼結の後. 解砕中、 または解砕の後に、 後述する溶媒に容易に溶解する物質 であれば特に好ましく、 溶媒との組み合わせにより多くの物質か ら選ぶことができる。
このよ うな物質と しては、 例えば、 金属と炭酸、 硫酸、 亜硫酸. ハロゲン、 過ハロゲン酸、 次亜ハロゲン酸、 硝酸、 亜硝酸、 燐酸. 酢酸、 蓚酸、 または硼酸との化合物、 金属酸化物、 金属水酸化物. 及ぴ金属が挙げられる。
好ましくは、 後述する酸、 アルカ リ、 アンモ-ゥム塩溶液など の溶媒への溶解度が大きい化合物であり、 例えば、 リチウム、 ナ ト リ ウム、 カリ ウム、 ルビジウム、 セシウム、 及びフランシウム ベリ リ ウム、 マグネシウム、 カゾレシゥム、 ス トロンチウム、 バリ ゥム、 ラジウム、 スカンジウム、 イ ッ トリ ウム、 セリ ウム、 ネオ ジム、 エノレビゥム、 チタン、 ジノレコニゥム、 ハフニウム、 バナジ ゥム、 ェ才プ、 タ ンタル、 モリプデン、 タングステン、 マンガン. レユウム、 ノレテニゥム、 オス ミウム、 コバノレト、 ロジウム、 イ リ ジゥム、 ニッケル、 パラジウム、 白金、 銀、 金、 亜鉛、 力 ドミゥ ム、 アルミニウム、 ガリ ウム、 インジウム、 タリ ウム、 ゲルマ二 ゥム、 錫、
Figure imgf000027_0001
アンチモン、 ビスマス、 セレン、 テノレノレ、 ポロ二 ゥム、 硼素、 珪素、 及び砒素よりなる群から選ばれた少なく とも 1 種を含む化合物が挙げられる。 これらの中で好ましくは金属塩 であり、 さらに好ましくは、 例えば、 酸化バリ ウム、 硝酸マンガ ン (I I) 、 炭酸カルシウム等が挙げられる。
これら前記賦活剤は、 単独で用いても良いし、 2種類以上を組 み合わせて用いても何ら問題はない。
特定の細孔を効率よく形成することを考えると、 焼結温度で固 体と して存在する物質が好ましい。 このことは、 焼結温度におい て、 賦活剤が固体で存在することにより一酸化ニオブ 1次粉の必 要以上な凝集をプロック して、 一酸化ニオブ同士の接点でのみ一 酸化ュォブ同士の融着を起こさせるためである。 焼結温度におい て、 液体または気体で存在する場合は、 ブロックする効果が小さ く、 望む細孔より小さな細孔を形成する場合がある。 したがって. 低融点物質、 例えば、 亜鉛金属、 スズ金属、 酸化アンチモンなど を賦活剤と して用いた場合より も、 高融点物質、 例えば酸化バリ ゥム、 炭酸カルシウム、 酸化アルミニウム、 酸化マグネシウムな どを賦活剤と して用いた方が細孔径は安定する。
賦活剤の添加量は、 少なければ、 タッピング密度及び安息角が 大きく なり、 多ければタッビング密度は小さくなり焼結段階での 閉鎖孔が多くなる。 焼結段階での閉鎖孔の問題が無く、 安息角 6 0度以下で、 タッピング密度 0. 5〜2. 5 g Z m 1 を得るには、 賦活 剤の平均粒子径によっても変わるが、 一般的には、 原料一酸化- ォブに対して 1〜 4 0質量% (以下、 特に断り の無い限り質量% を単に%と略記する。 ) 、 好ましくは 5〜 2 5 %、 さらに好まし くは 1 0〜 2 0 %である。
原料混合物は、 前述の賦活剤と前述の一酸化ニオブ原料とを、 粉体同士で無溶媒で混合したものでもよいし、 適当な溶媒を用い て両者を混合し乾燥したものでもよい。
使用できる溶媒と しては、 水、 アルコール類、 エーテル類、 セ ルソルブ類、 ケトン類、 脂肪族炭化水素類、 芳香族炭化水素類、 ハロゲン化炭化水素類などが挙げられる。
混合には混合機を用いることも出来る。 混合機としては、 振と う混合機、 V型混合機、 ナウターミキサーなど、 通常の装置が問 題なく使用できる。 混合における温度は、 溶媒の沸点、 凝固点に より制限されるが、 一般的には、 一 5 0 °C〜 1 2 0 °C、 好ましく は一 5 0 °C〜 5 0 °C、 さらに好ましくは、 一 1 0 °C ~ 3 0 °Cであ る。 混合にかかる時間は、 1 0分以上であれば特に制限はないが. 通常 1〜 6時間で行うことが望ましい。
溶媒を用いた場合、 得られた混合物をコニカルドライヤー、 棚 段式乾燥機などを用いて、 8 0 °C未満、 好ましくは 5 0 °C未満で 乾燥する。
賦活剤が焼結温度以下でガスとなる場合、 焼結時に賦活剤を除 去することも可能だが、 賦活剤の化学的性質に合わせ除去しやす い温度、 圧力、 時間等の条件下で、 焼結前に賦活剤を気体にして 除去する工程を独立に設けてもよい。 この場合、 例えば、 1 0 0 °C〜 8 0 0 °C、 減圧下、 数時間で賦活剤を留去する。
焼結工程は、 減圧下またはアルゴンなどの還元雰囲気下で、 5 O O °C〜2000°C、 好ましくは 8 0 0 °C〜 1500°C、 さらに好ましく は 1000°C ~ 1400°Cで行なう。 好ましくは、 焼結終了後、 一酸化二 ォプの温度 (品温とも略する。 ) が 3 0 °C以下になるまで冷却し、 0. 01体積%〜 1 0体積%、 好ましくは、 0. 1体積%〜 1体積 °/0の 酸素を含む窒素やアルゴンなどの不活性ガスを品温が 3 0 °Cを越 えないように徐々に加え、 8時間以上放置後取り出し、 焼結塊を 得る。
解碎工程では、 焼結塊をロールダラ -ュレーターなどの解砕機 を用いて、 適当な粒径に解砕する。
賦活剤が、 少なく とも焼結工程後に溶媒に可溶である場合、 焼 結後で解砕前、 解砕中、 解碎後、 またはこれら複数の工程で適当 な溶媒を焼結塊または解砕粉に接触させ、 賦活剤成分を溶解し除 去する。 除去し易さから、 解砕後の解砕粉から溶解除去するのが 好ましい。
ここで用いる溶媒としては、 溶解すべき賦活剤の溶解度が十分 に得られる溶媒であり、 好ましく は、 安価で残留しにくいものが よい。 例えば、 賦活剤が、 水溶性ならば水を用い、 有機溶剤可溶 †生ならば、 メチルイソプチノレケトン、 エタノール、 ジメチノレスル ホキシド (D M S O ) 等の有機溶媒を用い、 酸可溶性ならば、 硝 酸、 硫酸、 リン酸、 硼酸、 炭酸、 フッ化水素酸、 塩酸、 臭化水素 酸、 沃化水素酸、 有機酸等の酸溶液を用い、 アルカリ可溶性なら ば、 アルカ リ金属の水酸化物、 アルカリ土類金属の水酸化物、 ァ ンモエア等のアル力リ溶液を用い、 可溶性錯体を形成するならば. その配位子となるアンモニア、 エチレンジアミン等のァミン類、 グリ シン等のアミノ酸類、 ト リポリ燐酸ナ ト リ ウム等のポリ リ ン 酸類、 クラウンエーテル類、 チォ硫酸ナトリ ウム等のチォ硫酸塩. エチレンジアミン四酢酸等のキレート剤等の溶液を用いればよい また、 塩化アンモニゥム、 硝酸アンモニゥム、 硫酸アンモ-ゥ ムなどのアンモ-ゥム塩の溶液や陽イオン交換樹脂、 陰イオン交 換樹脂なども好適に使用できる。 賦活剤の溶解除去する温度は、 低いことが望ましく、 5 0 °C以下が好ましい。 一 1 0 °C〜 4 0 °C で溶解除去することが更に好ましく、 0 °C〜 3 0 °Cで行うことが 特に好ましい。 また、 溶解除去する際に発熱が少ない方法を選択 することが好ましい。 例えば、 賦活剤に金属酸化物や金属を用い た場合、 酸で溶解除去する方法では中和熱が発生し、 温度が高く なりすぎることがある。 したがって、 たとえば、 水や有機溶剤に 溶解させる方法、 硝酸アンモニゥム塩水溶液やエチレンジァ ミ ン 4酢酸などを用いて可溶性錯体を形成する方法、 イオン交換樹脂 を含む溶液に溶解する方法などの発熱しにくい方法を選択するこ ともできる。
よ り具体的に賦活剤と溶媒との組み合わせは、 例えば、 酸化バ リ ウムと水、 蓚酸カルシウムと塩酸、 酸化アルミニウムと水酸化 ナト リ ゥム水溶液、 酸化ハフユウムとメチルイソプチルケトン、 炭酸マグネシウムとエチレンジァミン四酢酸 4ナトリ ゥム塩水溶 液等が挙げられる。
賦活剤を溶解除去した後、 十分洗浄し、 乾燥する。 例えば、 酸 化バリ ゥムを水で除去した場合、 イオン交換水を用いて洗浄水の 電気伝導度が、 5 μ S Z c m以下になるまで充分に洗浄する。 次 に減圧下、 品温 5 0 °C以下で乾燥する。 ここで残留する賦活剤や 溶媒成分の量は、 洗浄の条件にもよるが、 通常 l O O p p m以下 である。
このよ うにして得られた一酸化ニオブ粉、 前記焼結塊、 または 一酸化ニオブ原料粉に、 焼結性を更に改善するために、 一酸化二 ォプ粉の一部をさらに窒化、 ホウ化、 炭化、 硫化、 または複数の これらの処理をしてもよい。
得られた一酸化ニオブの窒化物、 一酸化ニオブのホウ化物、 一 酸化ニオブの炭化物、 一酸化ュォブの硫化物、 またはこれらの複 数種を本発明の一酸化ニオブ粉中に含有してもよい。 その窒素、 ホウ素、 炭素、 及び硫黄の各元素の含有量の総和は、 一酸化ニォ ブ粉の开 状にもよつて変わるが、 0 p p m〜200, 000 p p m、 好 ま しく は 5 0 p j m〜 100, 000 p p m、 さらに好ましくは、 2 0 0 p ρ m ~ 20, 000 p p mである。 200, 000 p p m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。
一酸化ニオブ粉の窒化方法は、 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、 前記一酸化ニオブ粉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°C以 下、 放置時間は 1 0 0時間以内で目的とする窒化量の一酸化ニォ ブ粉が得られる。 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。
—酸化ニオブ粉のホウ化方法は、 ガスホウ化、 固相ホウ化いず れであってもよい。 例えば、 一酸化ュォプ粉をホウ素ペレッ トや トリフルォロホウ素などのハロゲン化ホウ素のホウ素源とともに. 減圧下、 2000°C以下で 1分〜 1 0 0時間放置しておけばよい。
一酸化ニオブ粉の炭化は、 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、 一酸化工ォプ粉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°C 以下で 1分〜 1 0 0時間放置しておけばよい。
一酸化ニオブ粉の硫化方法は、 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、 前記一酸化ニオブ粉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°C以下、 放置 時間は 1 0 0時間以内で目的とする硫化量の一酸化ニオブ粉が得 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 さる。
以上の様にして得られる本発明の一酸化ュォブ粉の B E T比表 面積は、 通常、 0. 5 ~ 4 0 m 2Z g、 好ましくは 0. 7〜: L 0 m 2/ g、 さらに好ましくは 0. 9〜 2 m 2/ gである。 本発明の一酸化ニオブ粉は、 タッピング密度、 粒径、 安息角、
B E T比表面積、 細孔径分布、 窒化、 ホウ化、 炭化、 硫化による 処理のそれぞれ異なる一酸化ニオブ粉同士を混合して使用しても よい。
コンデンサ用電極に用いることのできる本発明の焼結体は、 例 えば、 前述した本発明の一酸化ニオブ粉を焼結して製造すること が好ましい。 例えば、 一酸化ニオブ粉を所定の形状に加圧成形し た後に 1 0— 5〜 1 0 2 P aで 1分〜 1 0時間、 5 0 0 °C〜 2000°C、 好ましくは 8 0 0 °C ~ 1500°C、 さらに好ましくは 1000°C〜1400°C の範囲で加熱して焼結体を得ることができる。
本発明の一酸化ニオブ粉より得られる焼結体の細孔径分布は、 通常、 細孔直径ピーク トップを、 0. 01 ^ πι〜 5 Ο Ο /·ί ΐηの範囲内 に持つ。
また、 成形時の加圧を特定の加圧値に調節することにより、 一 酸化ニオブ粉の持つ細孔直径ピーク トップの数より多くの細孔直 径ピーク トップを焼結体に持たせることが出来る。 この加圧値は. 一酸化ニオブ粉の物性、 成形体の形状、 あるいは成形機等の加圧 成形条件により異なるが、 加圧成形が可能な圧力以上、 焼結体の 細孔が閉鎖しない程度の圧力以下の範囲内にある。 好ましい加圧 値は、 予備実験により、 複数の細孔径ピーク トップを持つように. 成形する一酸化ニオブ粉の物性等に合わせて決定できる。 なお、 加圧値は、 例えば、 成形機の成形体へかける加重を調節すること で調整できる。
焼結体の細孔径分布は、 所望の容量が得られる程度に小さい細 孔と、 陰極剤の物性に合わせて陰極剤が十分含浸する程度に大き い細孔とが含まれるように、 少なく とも 2つの細孔径ピーク トッ プを有することが好ましい。 このように、 細孔直径分布が複数の ピーク トップを持つような焼結体からは、 対電極の含浸性が良好 で、 容量出現率が高いコンデンサが得られる。
また、 複数の細孔直径ピーク トップの内、 相対強度が最も大き い 2つのピークのピーク トップが、 それぞれ各々 0. 2〜0. 7 /·ί Πΐと 0. 7~ 3 に、 好ましく は各々 0. 2〜0. 7 z mと 0. 9〜 3 t rtiに存 在する場合、 この焼結体から作製したコンデンサの耐湿性は、 好 ましいものになる。 さらに、 複数の細孔直径ピーク トップの内、 相対強度が最も大きいピークのピーク トップが、 相対強度が次に 大きいピークのピーク トップより大径側にある場合、 より耐湿性 が良好なコンデンサとなるため、 特に好ましい。
このように作製した焼結体の比表面積は、 一般に、 0. 2m 2Z g 〜 7 m 2/ gになる。
通常、 焼結体の形状は大きいほど対電極の含浸が困難になる。 例えば、 焼結体の大きさが 1 0 m m 3以上である場合、 本発明の 複数のピーク トップを有する細孔直径分布を持つ焼結体を特に有 効に用いることができる。
本発明の焼結体は、 一部窒化されていても良い。 窒化方法と し て、 前述した一酸化ニオブ粉に適用した方法と反応条件が採用で きる。 焼結体を作製する一酸化ニオブ粉の一部を窒化しておき、 さらにこの粉体から作製した焼結体の一部を窒化することも可能 である。
なお、 このよ うな焼結体には酸素元素が、 通常、 ニオブ元素に 対して 0. 8〜1. 2倍モル含まれる。 これは、 焼結前から一酸化-ォ ブ粉に含まれている酸素と、 焼結時に自然酸化したことによって 加わった酸素を含む。 また、 本発明の焼結体中の一酸化ニオブ、 添加した元素、 酸素、 窒素以外の元素の含有量は、 通常、 4 0 0 質量 p p m以下である。
本発明の焼結体は、 一例と して、 1400°Cで焼結した場合、 C V 値 (0. 1質量。/。燐酸水溶液中で、 8 0 °C 1 2 0分化成した場合の 化成電圧値と 1 2 0 H z での容量との積) カ 、 40000〜200000 μ
F V / g となる。
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 した一酸化ニオブ粉の加圧成形時にリ一ドワイヤーの一部が成形 体の内部に揷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か、 あ るいは、 リードワイヤーなしで成形、 焼結した後に別途用意した リ一ドワイヤーを溶接などで接続するように設計する。
前述した焼結体を一方の電極と し、 対電極との間に介在した誘 電体とからコンデンサを製造することができる。 例えば、 一酸化 ニオブ焼結体を一方の電極と し、 その焼結体表面 (細孔内表面含 む) 上に誘電体を形成し、 前記誘電体上に対電極を設け、 コンデ ンサを構成する。
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、 さらに好ましく は五酸化工ォブを主体とする誘 電体が挙げられる。 五酸化ニオブを主体とする誘電体は、 例えば- 一方の電極である一酸化ニオブ焼結体を電解酸化することによつ て得られる。 一酸化-ォブ電極を電解液中で電解酸化するには、 通常プロ トン酸水溶液、 例えば、 0. 1 %リ ン酸水溶液、 硫酸水溶 液または 1 %の酢酸水溶液、 アジピン酸水溶液等を用いて行われ る。 このように、 一酸化ニオブ電極を電解液中で化成して酸化二 ォ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 となり一酸化-ォプ電極が陽極となる。
本発明のコンデンサにおいて、 一酸化ニオブ焼結体の対電極 (対極) は格別限定されるものではなく、 例えば、 アルミ電解コ ンデンサ業界で公知である電解液、 有機半導体及び無機半導体か ら選ばれた少なく とも 1種の材料 (化合物) が使用できる。
電解液の具体例と しては、 ィソプチルトリプロピルアンモニゥ ムポロテ ト ラフルォライ ド電解質を 5質量%溶解したジメチルホ ルムァミ ドとエチレングリコールの混合溶液、 テ トラエチルアン モニゥムポロテ トラフルォライ ドを 7質量0 /0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 c 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 トラチォテトラセンを主成分とする 有機半導体、 テ トラシァ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。
Figure imgf000036_0001
( 1 ) ( 2 ) 式中、 !^ 1〜!^ 4はそれぞれ独立して水素原子、 炭素数 1乃至 0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、 シァノ基、 1級、 2級もしくは 3級ァミノ基、 C F3 基、 フ -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、 カノレポ-ノレ、 エーテノレ、 エステノレ、 アミ ド、 スノレフィ ド、 スルフィニル、 スルホ二ノレ、 ィ 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 1 0の 直鎮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 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 1〜!^4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の直鎮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。
さらに、 本発明においては、 前記一般式 ( 1 ) で表される操り 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。
Figure imgf000038_0001
( 3 )
式中、 R 6及び R 7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 いフエェレン構造のものが含まれる。
このよ うな化学構造を含む導電性高分子にはドーパントがドー プされる。 ドーパントと して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、 または二種以上組 み合わせて使用してもよい。
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、 ポリア二リ ン、 ポリオキシフエ-レ ン、 ポリ フエ二レンサルファイ ド、 ポリチォフェン、 ポリ フラン, ポリ ピロ一ル、 ポリメチルビロール、 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、 ポリチォフエ ン及ぴこれらの置換誘導体 (例えばポリ ( 3, 4一エチレンジォ キシチォフェン) 等) が好ましい。
上記有機半導体及び無機半導体と して、 電導度 1 0 _2 S / c m 〜 1 0 3 S Z c m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更に一 層大きくすることができる。
前記導電性高分子層を製造する方法と しては、 例えばァニリン. チォフェン、 フラン、 ピロール、 メチノレビ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、 誘電体を有する一酸化ニオブ焼結体の 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。
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 成した一酸化ニオブ焼結体を、 酸化剤を含む溶液 (溶液 1 ) に浸 漬し、 次いでモノマー及びドーパン トを含む溶液 (溶液 2 ) に浸 漬して重合し、 該表面に導電性高分子層を形成得する方法が例示 される。 また、 前記焼結体を、 溶液 2に浸漬した後で溶液 1に浸 漬してもよい。 また、 前記溶液 2においては、 ドーパントを含ま ないモノマー溶液として前記方法に使用してもよい。 また、 ドー パントを使用する場合、 酸化剤を含む溶液に共存させて使用して もよい。
このよ うな重合工程操作を、 誘電体を有する前記一酸化ニオブ 焼結体に対して 1回以上、 好ましくは 3〜 2 0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。
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 ば良く、 工業的に安価で製造上取り扱いの容易な化合物が好まれ る。
このような酸化剤と しては、 具体的には、 例えば F e C l 3や F e C 1 0 4 、 F e (有機酸ァユオン) 塩等の F e ( I I I ) 系化合 物類、 または無水塩化アルミニウム Z塩化第一銅、 アルカ リ金属 過硫酸塩類、 過硫酸アンモニゥム塩類、 過酸化物類、 過マンガン 酸力リ ゥム等のマンガン類、 2 , 3—ジクロ口一 5 , 6 —ジシァ ノ ー 1 , 4一べンゾキノ ン ( D D Q ) 、 テ トラク ロ ロ ー 1 , 4一 ベンゾキノ ン、 テ ト ラシァノ ー 1 , 4 一べンゾキノ 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、 クロ口硫酸、 フルォロ硫酸、 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。
これらの中で、 前記 F e (有機酸ァニオン) 塩を形成する有機 酸ァ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力 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 — トノレエンスノレ ホン酸、 メ タンスノレホン酸、 エタンス /レホン酸、 ひースノレホーナ フタ レン、 β ースノレホーナフタ レン、 ナフタ レンジスノレホン酸、 アルキルナフタ レンスノレホン酸 (アルキル基と してはプチル、 ト リイソプロピル、 ジー t 一ブチル等) 等が使用される。
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、 シユ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 ー 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ァ -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力 ルボン酸の例は単なる例示であり、 これらに限定されるものでは ないない。 また、 前記ァニオンの対カチオンは、 H +、 N a +、 K + 等のアルカ リ金属イオン、 または水素原子ゃテ トラメチル基、 テ トラェチル基、 テ トラブチル基、 テ トラフエニル基等で置換され たアンモニゥ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
F e系化合物類、 または塩化第一銅系、 過硫酸アルカ リ塩類、 過 硫酸アンモニゥム塩類酸類、 キノン類を含む酸化剤である。
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ァユオン (酸化剤の還元体ァニ オン以外のァニオン) は、 前述の酸化剤から産生される酸化剤ァ ユオン (酸化剤の還元体) を対イオンに持つ電解質ァユオンまた は他の電解質ァニオンを使用することができる。 具体的には例え ば、 P F6—、 S b F6—、 A s F6 _の如き 5 B族元素のハロゲン化物 ァユオン、 B F4—の如き 3 B族元素のハロゲン化物ァニオン、 I— ( I 3一) 、 B r―、 C 1—の如きノヽロゲンァニオン、 C 1 04一の如き 過ハ口ゲン酸ァユオン、 A 1 C 14—、 F e C 14\ S n C 1 5—等の 如きルイス酸ァニオン、 あるいは N 03—、 S 04 2-の如き無機酸ァ 二オン、 または p— トルエンスルホン酸ゃナフタレンスルホン酸、 炭素数 1乃至 5 (C l〜 5 と略する) のアルキル置換ナフタレン スノレホン酸等のス/レホン酸ァ-オン、 C F3S 03-, C H3S 03—の 如き有機スルホン酸ァユオン、 または CH3 C O O—、 C6 H5C O 〇-のごとき力ノレボン酸ァニオン等のプロ トン酸ァニオンを挙げ ることができる。
また、 同じく 、 ポリ アタ リル酸、 ポリ メ タタ リル酸、 ポリ スチ レンスノレホン酸、 ポリ ビニルスルホン酸、 ポリ ビュル硫酸、 ポリ 一 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ァ-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 系及ぴ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 物のァニオンが挙げられ、 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 ゥム、 ナフタ レンスノレホ ン酸ナト リ ウム等) がァェオン供出化合物と して用いられる。
また、 有機スルホン酸ァニオンのうち、 さ らに有効な ドーパン ト と しては、 分子内に一つ以上のスルホア-オン基 (一 s o 3一) 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 ホン酸ァ-オンが挙げられる。
前記スルホキノ ン化合物のスルホキノンァニオンの基本骨格と して、 p 一べンゾキノ ン、 o —べンゾキノ ン、 1, 2 —ナフ トキ ノ ン、 1 , 4 一ナフ トキノ ン、 2 , · 6 —ナフ トキノ ン、 9 , 1 0 一アン 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 ーク リ センキノ ン、 5, 6 —タ リ センキノ ン、 6 : 1 2 —ク リセンキノ ン、 ァセナフ トキノ ン、 ァセナフテンキノ ン. カンホスレキノ ン、 2 , 3 —ポ /レナンジオン、 9, 1 0 —フエナン ト レンキノン、 2, 7 —ピレンキノ ンが挙げられる。
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。 導電体層としては、 例えば、 導電ペース トの固化、 メツキ、 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、 -ッケノレペース 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。 メツキと しては、 ニッケルメ ツキ、 銅メ ツキ、 銀メ ツキ、 アルミメツキなどがあげられる。 また、 蒸着金 属としては、 アルミニウム、 ニッケル、 銅、 銀などがあげられる, 具体的には、 例えば第二の電極上にカーボンペース ト、 銀ぺー 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、 一酸化ニオブ焼結体と一 体に焼結成形された、 または、 後で溶接された二ォブまたは、 タ ンタルリードを有していてもよい。
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、 樹脂のデイ ツビング、 ラミネートフィノレ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。
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、 一酸化ニオブ焼結体の 電極側は、 前記したニオブまたはタンタルリードを介して外部に 導出すると同時に、 絶縁性ゴムなどにより、 缶との絶縁がはから れるように設計される。
以上、 説明した本発明の実施態様にしたがって製造した一酸化 -ォプ粉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、 漏れ電流値の小さい信頼性の良 好なコンデンサを得ることができる。
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。
このような特性を持つ本発明のコンデンサは、 例えば、 アナ口 グ回路及びデジタル回路中で多用されるバイパスコンデンサ、 力 ップリングコンデンサと しての用途や、 従来のタンタルコンデン サの用途にも適用できる。 一般に、 このようなコンデンサは電子 回路中で多用されるので、 本発明のコンデンサを用いれば、 電子 部品の配置ゃ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、 P Cカー ド等のコン ピュータ周辺機器、 携帯電話などのモパイル機器、 家電製品、 車 載機器、 人工衛星、 通信機器等を得ることができる。 発明を実施するための最良の形態
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。
なお、 各例における一酸化ニオブ粉のタッピング密度、 安息角、 粒子径及び細孔直径、 並びにコンデンサの容量、 漏れ電流値、 容 量出現率、 及び耐湿値は以下の方法により測定した。
( 1 ) タツビング密度測定
タッピング密度は、 J I S (日本工業規格 2000年版) K 1201 - 1 に規定される工業用炭酸ナトリ ゥムの見掛比重測定法のうちタツ ビング装置による方法、 及び測定機器に準じて測定した。
( 2 ) 安息角測定
安息角は、 J I S (日本工業規格 2000年版) Z 2504に規定され る流れ性の測定機器と試料量を用い、 水平面に対するホッパー下 部の高さ 6 c mから、 水平面に一酸化ニオブ粉を落下させ、 生じ た円錐の頂点から水平面に対する斜面の水平面に対する角度を安 息角とした。
( 3 ) 粒子径測定
マイクロ トラック社製 (HRA 9320-X100) の装置を用い粒 度分布をレーザー回折散乱法で測定した。 その累積体積%が、 5 0体積%に相当する粒径値 (D50 ; μ m) を平均粒子径とした。
(4) 細孔直径測定
M i c r o M e r i t i c s社製 P o r e s i e r 9320 を用い細孔分布を水銀圧入法で測定した。
なお、 本発明では、 圧入量の変化率から極大値を求め、 極大値 が示す細孔直径をピーク トップと し、 極大値をこのピーク トップ の属するピークの相対強度の大きさとした。
( 5 ) 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 一ド社製 L C R測定器を接続し、 1 2 0 H zでの容量測定値をチ ップ加工したコンデンサの容量と した。
( 6 ) コンデンサの漏れ電流測定
室温において、 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。 ( 7 ) コンデンサの容量出現率
0.1%燐酸水溶液中で、 8 0 °C, 2 0 Vの条件で 1000分間化成 したときの焼結体を、 3 0 %硫酸中で測定した容量を 1 0 0 %と して、 コンデンサ形成後の容量との比で表現した。
( 8 ) コンデンサの耐湿値
作製したコンデンサを、 6 0 °C 9 5 % R Hで 5 0 0時間放置し たときの容量が、 初期値の 1 1 0 %未満および 1 2 0 %未満の個 数で表現した。 1 1 0 %未満の個数が多いほど、 耐湿値は良好と 判断した。
( 9 ) コンデンサの E S R測定値
室温において、 作製したチップの端子間にヒユーレツ トノ ッカ 一ド社製 L C R測定器を接続し、 1 0 0 k H z、 1.5VD C、 0.5 V r m s . での E S R測定値をチップ加ェしたコンデンサの E S Rとした。
( 1 0 ) 窒素、 酸素、 硫黄、 炭素各元素の含有量
酸素窒素分析装置または炭素硫黄分析装置 (両装置とも L E C O社製) を用いて分析した。
( 1 1 ) 金属元素含有量
原子吸光分析装置、 I C P発光分析装置または I C P質量分析 装置 (各装置とも (株) 島津製作所製) を用いて分析した。
( 1 2 ) 酸化ュォブ組成
前記 ( 1 1 ) で測定したニオブ元素含有量に対する、 前記 ( 1 0 ) で測定した酸素元素含有量のモル比を求めることにより酸化 ニオブを N b O xで表した時の Xの値を算出した。 実施例 1 :
タンタルのシートで内側をライニングした内径 1 5 0 m m , 内 容積 5 リ ッ トルの円筒形ステンレス容器を用意した。 この容器に は、 アルゴンガスの供給と排出配管、 粉末材料の供給機、 撹拌機, 温度調節機、 加熱機、 冷却機を備えていた。 4 0 O g の削り状金 属マグネシウムを円筒形容器に入れ、 アルゴンでフラッシングし た後、 7 5 0 °C (還元温度) に加熱した。 1 5分この温度を保ち. 金属マグネシウムを溶融させた後、 撹拌機を起動した。 約 1 0 g の N b 20 5粉末を粉末供給機より投入した。 反応器内温が約 3 0 °C上昇した。 反応器内温が還元温度になるまで待った後、 再び約 1 0 gの N b 20 5粉末を粉末供給機より投入した。 この操作を、 N b 20 5粉末の全量 3 5 0 gを添加し終えるまで繰り返した。 添 加終了後、 3 0分還元温度で撹拌を継続した。 ついで、 反応器を 1 0 °c以下になるまで冷却し、 アルゴンのフラッシングを止めた ( 減圧にした後、 空気を反応器内温が 5 0 °Cを超えないように徐々 に加えた。 反応生成物を取り出し、 過酸化水素と硝酸の混合水溶 液、 及びイオン交換水で交互に洗浄した。 生成した一酸化ニオブ 粉の組成は、 N b O。, 98であった。
この一酸化ニオブ粉 2 0 0 gをニオブ製のポッ トに入れ、 水、 ジルコニァポールを加えて、 1 0時間粉碎した。 得られた一酸化 ニオブ粉の平均粒径は、 l . O w mであった。 このスラ リーに、 平 均粒子径が 1 /1 mのポリメチルメタク リル酸プチルエステル 2 0 gを添加した。 振と う混合機で 1時間混合し、 ジルコユアボール を除去した混合物をコェカルドライヤーに入れ、 1 X 1 0 2 P a . 8 0 °Cの条件で真空乾燥した。
続いて、 この一酸化ニオブ粉を 1 X 1 0 -2 P a 、 2 5 0〜 4 0 0 で 1 2時間加熱し、 ポリメチルメタク リル酸プチルエステル を分解除去し、 さらに、 4 X 1 0 -3P aの減圧下、 1200°Cで 2時 間焼結した。 品温が 3 0 °C以下になるまで冷却した後、 品温が 5 0°Cを超えないように空気を徐々に加えた。 得られた一酸化ニォ プ焼結塊をロールダラ-ユ レ一ターで解砕し、 平均粒子径 1 0 0 μ mの-ォプ解砕粉を得た。
この一酸化ニオブ粉について測定した物理物性 (タッピング密 度、 平均粒子径、 安息角、 B E T比表面積、 細孔直径ピーク トツ プ) の値を表 1に示す。
このよ うにして得られた、 一酸化ニオブ粉 (約 O. l g ) をタ ン タル素子自動成形機 (株式会社 精研製 TA P— 2 R) ホッパ 一に入れ、 0.3mm φのニオブ線と共に自動成形し、 大きさがお ょそ0.3。 111ズ0.180; 111 0.45 (: 111となるょぅに成形体を作製し た。 この成形体の外観 (欠け、 割れ、 歪み) 及び質量のばらつき を表 1に示す。
次にこれらの成形体を 4 X 1 0— 3P aの真空下、 1400°Cで 3 0 分間放置することにより焼結体を得た。 この焼結体 1 0 0個を用 意し、 2 0 Vの電圧で、 0.1%リ ン酸水溶液を用い、 2 0 0分間 電解化成して、 表面に誘電体酸化皮膜を形成した。
続いて、 6 0 ° /。硝酸マンガン水溶液に浸漬後 2 2 0 °Cで 3 0分 間加熱することを操り返して、 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。 このコンデンサの容量出現率、 およびこのチップ型コン デンサの容量と漏れ電流値 (以下 「; L C」 と略す) の平均 (n = 1 0 ◦個) を表 1に示す。 実施例 2 :
ニオブィンゴッ ト 1000 gを S U S 3 0 4製の反応容器に入れ、 4 0 0 °Cで 1 0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、 ジノレコニァボーノレを入れた S U S製のポッ トに入れ 1 0時間粉砕した。 次に、 スパイ ク ミルに、 この水素化物を水で 2 0体積%のスラリ一にしたもの及ぴジルコニァポールを入れ、 4 0 °C以下で 7時間湿式粉砕して水素化ュォブの粉砕スラ リ ーを 取得し、 ジルコユアポールを除去した後、 1 X 1 0 2 P a 、 5 0 °Cの条件で乾燥した。 続いて、 得られた水素化ニオブ粉を 1 X 1 0一2 P a 、 4 0 0 °Cで 4時間加熱し水素化ニオブを脱水素した。 さ らに空気存在下、 2 0 0 °Cで 5時間加熱し、 平均粒子径 0. 9 μ mの一酸化ニオブ粉を得た。 生成した一酸化ニオブ粉の組成は、 N b O。.88であった。
この一酸化ニオブ粉 8 3 0 g と トノレェン 4 0 0 gをニオブ製の ポッ トに入れ、 平均粒子径が 1 μ mの酸化バリ ウム 1 7 0 gを添 加した。 更にジルコユアポールを加えて、 振と う混合機で 1時間 混合した。 ジルコユアポールを除去した混合物をニオブ製のバッ トに入れ、 l X 1 0 2 P a 、 5 0 °Cの条件で乾燥した。
続いて、 乾燥した混合物を 4 X 1 0— 3 P a の減圧下、 1200°Cで 3時間焼結した。 品温が 3 0 °C以下になるまで冷却した後、 酸化 バリ ゥム混合の一酸化二ォプ焼結塊をロールグラュユレ一ターで 解砕し、 平均粒子径 9 5 mの酸化バリ ゥム混合の一酸化ニオブ 解碎粉を得た。
この酸化バリ ゥム混合の一酸化ニオブ解砕粉 5 0 0 gとイオン 交換水 1000 gをポリテ トラフルォロェチレン製の容器に入れ、 1 5 °C以下になるように冷却した。 これとは別に、 1 5 °C以下に冷 却した、 6 0 %硝酸 6 0 0 g、 3 0 %過酸化水素 1 5 0 g、 ィォ ン交換水 7 5 0 gを混合した水溶液を用意し、 この水溶液 1000 g を撹拌しながら、 水温が 2 0 °Cを越えないように酸化バリウム混 合の一酸化-ォブ解砕粉懸濁水溶液に滴下した。 滴下終了後、 さ らに 1時間撹拌を継続し、 3 0分静置した後、 デカンテーシヨン した。 イオン交換水 2000 gを加え、 3 0分撹拌の後、 3 0分静置 した後、 デカンテーシヨンした。 この作業を 5回繰り返し、 さら に、 一酸化ニオブ解砕粉をテフロン製のカラム入れ、 イオン交換 水を流しながら 4時間水洗浄を行った。 この時の洗浄水の電気伝 導度は、 0. 9 μ S / c mであった。
水洗浄を '終了した一酸化-ォプ解砕粉を、 減圧下、 5 0 °Cで乾 燥し、 約 4 0 0 gの一酸化ニオブ粉を得た。
この一酸化ニオブ粉のタッピング密度、 平均粒子径、 安息角、 B E T比表面積、 細孔直径ピーク トップの値を表 1に示す。
このよ うにして得られた、 一酸化ニオブ粉 (約 0. l g ) をタン タル素子自動成形機 (株式会社 精研製 T A P— 2 R ) ホッパ 一に入れ、 0. 3m m φのニオブ線と共に自動成形し、 大きさがお よそ 0. 3 c m X 0. 18 c m X 0. 45 c mとなるよ うに成形体を作製し た。 この成形体の外観、 質量のばらつきを表 1に示す。
次にこれらの成形体を 4 X 1 0 "3 P aの減圧下、 1400°Cで 3 0 分間放置することにより焼結体を得た。 この焼結体 1 0 0個を用 意し、 2 0 Vの電圧で、 0. 1 %リ ン酸水溶液を用い、 2 0 0分間 電解化成して、 表面に誘電体酸化皮膜を形成した。
続いて、 誘電体酸化被膜の上に、 過硫酸アンモユウム 1 0 %水 溶液とアントラキノンスルホン酸 0. 5 %水溶液の等量混合液を接 触させた後、 ピロール蒸気を触れさせる操作を少なく とも 5回行 うことによりポリ ピロールからなる対電極 (対極) を形成した。 引き続き、 その上に、 カーボン層、 銀ペース ト層を順次積層し た。 次にリードフ レームを載せた後、 全体をエポキシ樹脂で封止 して、 チップ型コンデンサを作製した。 このコンデンサの容量出 現率、 およびこのチップ型コンデンサの容量と L C値の平均 (n = 1 0 0個) を表 1に示す。 実施例 3〜 1 0 :
実施例 1 と同様な方法を用いポリメチルメタク リル酸ブチルェ ステルの平均粒子径、 添加量を、 また実施例 2と同様な方法を用 い酸化バリ ウムの平均粒子径、 添加量を、 それぞれ変化させ、 一 酸化ニオブ粉、 その成形体、 焼結体おょぴコンデンサを作製した, これらの一酸化ニオブ粉の物理物性、 成形体の外観、 質量バラッ キおよびコンデンサの容量、 L Cを表 1に示す。 実施例 1 1〜 2 2 :
実施例 1 1 ~ 1 4及び 1 6〜 1 8は実施例 1 と同様な方法を用 い、 実施例 1 5及び 1 9〜 2 2は実施例 2 と同様な方法を用い、 それぞれポリメチルメタクリル酸ブチルエステルまたは酸化バリ ゥムの替わりに表 1に示した賦活剤を用い、 一酸化ニオブ粉、 成 形体および焼結体を作製した。 一酸化ニオブ粉の物理物性、 成形 体の外観、 質量バラツキを表 1に示す。
次にこれらの成形体を 4 X 1 0— 3 P aの減圧下、 1400°Cで 3 0 分間放置することにより焼結体を得た。 この焼結体 1 0 0個を用 意し、 2 0 Vの電圧で、 0. 1 %リ ン酸水溶液を用い、 2 0 0分間 電解化成して、 表面に誘電体酸化皮膜を形成した。
続いて、 過硫酸アンモニゥム 2 5質量%を含む水溶液 (溶液 1 ) に浸漬した後引き上げ、 8 0 °Cで 3 0分間乾燥させ、 次いで 誘電体を形成した焼結体を、 3 , 4—エチレンジォキシチォフエ ン 1 8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、 6 0 °Cの雰囲気に 1 0分放置することで酸化重合を 行った。 これを再び溶液 1に浸潰し、 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、 5 0 °Cの温水で 1 0分洗浄を行い、 1 0 0 °Cで 3 0分 乾燥を行うことにより、 導電性のポリ ( 3, 4一エチレンジォキ シチォフエン) からなる対電極 (対極) を形成した。
引き続き、 その上に、 カーボン層、 銀ペース ト層を順次積層し た。 次にリードフレームを載せた後、 全体をエポキシ樹脂で封止 して、 チップ型コンデンサを作製した。 このコンデンサの容量出 現率、 およびこのチップ型コンデンサの容量と L C値の平均 (n = 1 0 0個) を表 1に示す。 実施例 2 3 :
実施例 1 と同様な方法で平均粒子径が 0. 9 mの一酸化ニオブ を得た。 この一酸化ニオブ粉の組成は、 N b であった。 一 酸化工ォブ粉 2 0 0 gをアルミナ製の容器に入れ、 窒素雰囲気下. 3 0 0 °Cで 2時間加熱した。 得られた原料一酸化-ォブ粉中に含 まれる窒素量は 2100質量 p p mであった。 賦活剤に酸化バリ ウム を用い、 実施例 2 と同様な方法で平均粒径が 1 3 0 μ mの窒素を 含有する一酸化ニオブ解砕粉を得て、 成形体および焼結体を作製 した。 一酸化ニオブ粉の物理物性、 成形体の外観、 質量バラツキ を表 1に示す。 続いて、 実施例 2 2 と同様な方法を用いてチップ 型コンデンサを作製した。 このコンデンサの容量出現率、 および このチップ型コンデンサの容量と L C値の平均 (n = 1 0 0個) を表 1に示す。 実施例 2 4 :
実施例 1 と同様な方法で平均粒子径が 0. 9 μ mの一酸化ニオブ を得た。 この一酸化ニオブ粉の組成は、 N b O ^ Mであった。 一 酸化工ォブ粉 2 0 0 g と硫黄粉末 5 gをよく混合し、 白金製の容 器に入れた。 反応器内をアルゴン置換したのち、 2 5 0。Cで 2時 間加熱した。 得られた原料一酸化ニオブ粉中に含まれる硫黄量は 2500質量 p p mであった。 賦活剤に酸化バリ ウムを用い、 実施例 2と同様な方法で平均粒径が 2 0 0 μ mの硫黄を含有する一酸化 ニオブ解碎粉を得て、 成形体および焼結体を作製した。 一酸化二 ォブ粉の物理物性、 成形体の外観、 質量バラツキを表 1に示す。 続いて、 実施例 2 2 と同様な方法を用いてチップ型コンデンサを 作製した。 このコンデンサの容量出現率、 およびこのチップ型コ ンデンサの容量と L C値の平均 (n = 1 0 0個) を表 1に示す。 実施例 2 5 :
実施例 2 4と同様な方法でホウ素粉末を用いてホウ素を含有す る原料一酸化ニオブ粉を得た。 得られた原料一酸化-ォブ粉中に 含まれるホウ素量は 1200質量 P p mであった。 賦活剤に酸化バリ ゥムを用い、 実施例 2 と同様な方法で平均粒径が 8 0 mのホウ 素を含有する一酸化ニオブ解砕粉を得て、 成形体および焼結体を 作製した。 一酸化ニオブ粉の物理物性、 成形体の外観、 質量バラ ツキを表 1に示す。 続いて、 実施例 2 2と同様な方法を用いてチ ップ型コンデンサを作製した。 このコンデンサの容量出現率、 お よびこのチップ型コンデンサの容量と L C値の平均 (n == 1 0 0 個) を表 1に示す。 実施例 2 6〜 2 9 :
実施例 2 と同様な方法を用い、 出発原料に実施例 2 6では水素 化ニオブ一ネオジム合金粉、 実施例 2 7では水素化ニオブーァン チモン合金粉、 実施例 2 8では水素化工ォブーイッテルビウム一 ホウ素合金粉、 実施例 2 9では水素化-ォブーイッ トリ ゥムー亜 鉛合金粉を用い、 一酸化-ォブ粉を得た。 それぞれの組成は、 実 施例 2 6は、 N b O 0. 94、 実施例 2 7は、 N b O 0. 96、 実施例 2 8 は、 N b O ^ 実施例 2 9は、 N b O u^ である他元素を含む 一酸化ニオブ粉あった。 さらに実施例 2と同様な賦活剤及び方法 を用い、 平均粒子径が 7 0〜 2 5 0 mの他元素を含む一酸化二 ォブ粉を得て、 成形体および焼結体を得た。 一酸化ニオブ粉の物 理物性、 成形体の外観、 質量バラツキを表 1に示す。 続いて、 実 施例 2 と同様な方法を用いてチップ型コンデンサを作製した。 こ のコンデンサの容量出現率、 およびこのチップ型コンデンサの容 量と L C値の平均 (n = 1 0 0個) を表 1に示す。 比較例 1〜 3 :
タンタルのシー トで内側をライニングした内径 1 5 0 m m、 内 容積 5 リ ッ トルの円筒形ステンレス容器を用意した。 この容器に は、 アルゴンガスの供給と排出配管、 粉末材料の供給機、 撹拌機- 温度調節機、 加熱機、 冷却機を備えていた。 4 0 0 gの削り状金 属マグネシゥムを円筒形容器に入れ、 アルゴンでフラッシングし たのち、 7 5 0 °C (還元温度) に加熱した。 1 5分この温度を保 ち、 金属マグネシウムを溶融させた後、 撹拌機を起動した。 約 1 0 §の1^ 25粉末 (平均粒子径 2〜: L 0 mのものを用いた) を粉末供給機より投入した。 反応器内温が約 3 0 °C上昇した。 反 応器内温が還元温度になるまで待った後、 再び約 1 0 gの N b 2 05粉末を粉末供給機より投入した。 この操作を、 N b2Os粉末の 全量 3 5 0 gを添加し終えるまで繰り返した。 添加終了後、 3 0 分還元温度で撹拌を継続した。 ついで、 反応器を 1 0 °C以下にな るまで冷却し、 ァルゴンのフラッシングを止めた。 減圧にした後、 空気を反応器内温が 5 0 °Cを超えないように徐々に加えた。 反応 生成物を取り出し、 過酸化水素と硝酸の混合水溶液、 及びイオン 交換水で交互に洗浄した。 生成した一酸化ニオブ粉の組成は、 N b O^であり、 平均粒子径は 1.3〜 7 μ mであった。
この一酸化-ォプ粉のタッピング密度、 平均粒子径、 安息角、 B E T比表面積、 平均細孔直径などの物理物性を表 1に示す。
このよ うにして得られた、 一酸化ニオブ粉 (約 0.1 g ) をタン タル素子自動成形機 (株式会社 精研製 TA P— 2 R) ホッパ 一に入れ、 0.3mm φのニオブ線と共に自動成形を試みたが、 成 形出来なかった。 比較例 4〜 9 :
平均粒子径が 1 μ mの酸化バリ ゥムの添加量を変化させて、 実 施例 2 と同様な方法で、 タッピング密度が 0.2〜0.4g Zm 1およ び 2.6〜 3.3 g /m 1 の一酸化ニオブ粉を得た。 このものの物理物 性を表 1に示す。
このよ うにして得られた、 一酸化ニオブ粉 (約 O. l g ) をタン タル素子自動成形機 (株式会社 精研製 TA P— 2 R) ホッパ 一に入れ、 0.3mm φのニオブ線と共に自動成形し、 大きさがお よそ 0.3 c m X 0.18 c m X 0.45 c mとなるよ うに成形体を作製し た。 この成形体の外観、 質量のばらつきを表 1に示す。
次にこれらの成形体を 4 X 1 0—3P aの真空下、 1400°Cで 3 0 分間放置することにより焼結体を得た。 この焼結体 1 0 0個を用 意し、 2 0 Vの電圧で、 0.1%リ ン酸水溶液を用い、 2 0 0分間 電解化成して、 表面に誘電体酸化皮膜を形成した。
続いて、 誘電体酸化被膜の上に、 過硫酸アンモ-ゥム 1 0 °/0水 溶液とアントラキノンスルホン酸 0.5%水溶液の等量混合液を接 触させた後、 ピロール蒸気を触れさせる操作を少なく とも 5回行 うことによりポリ ピロールからなる対電極 (対極) を形成した。 引き続き、 その上に、 カーボン層、 銀ペース ト層を順次積層し た。 次にリードフレームを載せた後、 全体をエポキシ樹脂で封止 して、 チップ型コンデンサを作製した。 このコンデンサの容量出 現率、 およびこのチップ型コンデンサの容量と L C値の平均 (n = 1 0 0個) を表 1に示す。 実施例 3 0 :
実施例 2と同様な方法で、 一酸化ニオブ粉を得た。 この一酸化 ニオブ粉の平均粒子径は 0.6 mであり、 その組成は、 N b O。.9S であった。 無水メタノールをスラリー濃度が 6 0質量%になるよ うに添加し良く懸濁した。 このスラ リーをニオブ製のポッ トに入 れ、 平均粒子径が 1. mと 2 3 μ mの酸化バリ ゥムを一酸化二 ォブに対してそれぞれ 1 5質量%および 1 0質量%添加した。 更 にジルコエアポールを加えて、 振と う混合機で 1時間混合した。 ジルコニァポールを除去した混合物をニオブ製のバッ トに入れ、 l X 1 0 2 P a、 5 0 °Cの条件で乾燥した。
実施例 2 と同様な操作で酸化バリ ゥム混合の一酸化ニオブ焼結 塊、 および一酸化ニオブ解砕粉を得た。
1 5 °C以下に冷却したイオン交換水 1000 gに、 この酸化バリ ゥ ム混合の一酸化ニオブ解砕粉 5 0 0 gを撹拌しながら、 水温が 2 0 °Cを超えないように添加した。 添加終了後、 更に 1時間撹拌を 継続し、 3 0分静置した後デカンテーシヨンした。 イオン交換水 2000 gを加え、 3 0分撹拌の後、 3 0分静置し、 デカンテーショ ンした。 この作業を 5回繰り返し、 さらに、 一酸化ニオブ解砕粉 をテフ口ン製の力ラムに入れイオン交換水を流しながら 4時間水 洗浄をおこなった。 この時の洗浄水の電気伝導度は、 0. 5 Ai S Z c mであつに。
水洗浄を終了した一酸化ニオブ解砕粉を、 減圧下、 5 0 °Cで乾 燥し、 約 3 5 0 gの一酸化ニオブ粉を得た。
この一酸化ニオブ粉のタッピング密度、 平均粒子径、 安息角、 B E T比表面積、 平均細孔直径などの物理物性を表 1に示す。 実施例 2と同様な操作で成形体、 焼結体を作成した。 この焼結 体の外観、 質量のばらつきを表 1に示す。
更に、 実施例 2と同様な操作で誘電皮膜を形成させた後、 つい 電極を形成し、 カーボン層、 銀ペース ト層を積層させた。 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。 このコンデンサの容量出現率、 およ ぴこのチップ型コンデンサの容量と L C値の平均 (n = 1 0 0 個) を表 1に示す。 実施例 3 1〜 3 7 :
実施例 3 0と同様な方法で、 添加する賦活剤の種類、 混合する 2種類の平均粒径、 および添加量を変化させて賦活剤混合の一酸 化ニオブ解砕粉を得た。 賦活剤を溶出する溶媒を、 水、 酸、 アル カリ、 イオン交換榭脂を含む溶液、 硝酸アンモニゥム溶液、 ェチ レンジアミン 4酢酸を含む溶液の中から選び、 実施例 3 0 と同様 な方法で賦活剤を溶出して、 一酸化ニオブ粉を得た。 その物理物 性を表 1に示す。
更に実施例 3 0 と同様な方法で、 成形体、 焼結体を作成して、 チップ型コンデンサを作成した。 成形体の外観、 質量のばらつき. コンデンサの容量と L Cの平均を表 1に示す。 実施例 3 8〜 4 0 :
実施例 3 0と同様な方法を用い、 出発原料に実施例 3 8では水 素化ニオブースズ合金粉、 実施例 3 9はニオブ一タンダステン合 金粉、 実施例 4 0はェォブータンタル合金粉を用い、 それぞれ他 成分を含む一酸化ニオブ粉を得た。 その物理物性を表 1に示す。 更に実施例 3 0 と同様な方法で、 成形体、 焼結体を作成して、 チップ型コンデンサを作成した。 成形体の外観、 質量のばらつき, コンデンサの容量と L Cの平均を表 1に示す。 実施例 4 1〜 5 1 :
実施例 3 0〜 4 0で作成した一酸化ニオブ粉を用いて実施例 2 と同様な方法で一酸化ニオブ焼結体を作成した。 その焼結体の細 孔直径分布を表 2に示す。 実施例 5 2〜 6 2 :
実施例 4 1〜 5 1で作製した一酸化ニオブ焼結体を各々 1 0 0 個作製し、 各焼結体を 0.1%燐酸水溶液中で 8 0 °C, 1000分, 2 0 Vで化成し、 焼結体表面に誘電体酸化皮膜層を形成した。 次に この化成済み焼結体に過硫酸アンモニゥムとアントラキノンスル ホン酸を付着させ、 ついでピロール蒸気により気相重合を行う操 作を繰り返して陰極剤のポリ ピロール (以下、 A法による陰極剤 という。 ) を含浸させた後、 カーボンペース ト、 銀ペース トを順 に積層し、 エポキシ樹脂で封口 してチップ型コンデンサを作製し た。 作製したコンデンサの容量出現率および E S Rを表 3に示す c 実施例 6 3〜 6 8 :
実施例 2 と同様な方法で平均粒径 0.8μ mの一酸化ニオブ一次 粒子を得た。 この一次粒子を焼成、 粉砕し、 一酸化ニオブの造粒 粉を得た。 この造粒粉 0. l gを、 別途用意した、 長さ 1 0 mm、 太さ 0.3mmのニオブ線と共に、 金型 (4.0m m X 3.5m m X 1.8m m) に入れ、 タンタル素子自動成形機 (株式会社 精研製 TA P - 2 R) で表 4に示したように加重し、 成形体を作製した。 つ いで 1400°Cで 3 0分間焼結して目的とする焼結体を得た。 成形機 の加重を調整することによって、 表 4に示す細孔直径分布を持つ 焼結体を作成した。 実施例 6 3の焼結体の大きさ、 比表面積、 C V値は各々順に、 24.7mm3 、 1. lm2/ g、 86000 z F VZ gであ り、 他の例の各数値も実施例 6 3の ± 2 %以内であった。 実施例 6 9〜 7 1 :
一次粒子を分級することにより、 一次粒子の平均粒径を 0.5 μ mと した以外は、 実施例 6 3〜 6 5 と同様にして焼結体を得た。 実施例 6 9の焼結体の大きさ、 比表面積、 C V値は各々順に、 24.9mm3 、 1, 5m2/ g、 126000 /x F V Z gであり、 他の例の各 数値も実施例 6 9の ± 1 %以内であった。 作製した焼結体の細孔 直径分布を表 4に記載した。 実施例 7 2 :
造粒粉の代りに実施例 4 と同様にして得た一酸化ニオブ粉を用 い、 実施例 6 8 と同様にして焼結体を得た。 実施例 7 2の焼結体 の大きさ、 比表面積、 C V値は各々順に、 24.8mm3 、 1.2m2/ g、 79000 μ F V/ gであった。 作製した焼結体の細孔直径分布 を表 4に記載した。 比較例 1 0〜 1 2 :
実施例 6 3〜 6 5で使用した一酸化ニオブ造粒粉の代わり に、 五酸化ニオブをマグネシウムで還元して得た一酸化ニオブ粉を 1200°Cで熱処理して得た一酸化ニオブ粉と した以外は実施例 6 3 〜 6 5 と同様にして焼結体を作製した。 作製した比較例 1 0 の焼 結体の大きさ、 比表面積, C V値は各々順に、 24.3mm3 、 0.8 m2/ g、 85000 μ F V/ gであり、 他の実施例の諸数値も比較例 1 0の ± 2 %以内であった。 作製した焼結体の細孔直径分布を表 4に記載した。 実施例 7 3 :
実施例 3 0及び実施例 6 3〜7 2で焼結体を作製した方法で、 同様の焼結体を各々で 6 0個作製し、 各焼結体を 0. 1 %燐酸水溶 液中で 8 0 °C, 1000分, 2 0 Vで化成し、 焼結体表面に誘電体酸 化皮膜層を形成した。 次にこの化成済み焼結体を各々 3 0個ずつ に分け、 各 3 0個組の焼結体に、 実施例 5 2 ~ 6 2に記載の A法 によるポリ ピロール陰極剤、 または酢酸鉛と過硫酸アンモ ウム の混合液を浸漬する操作を繰り返した二酸化鉛と硫酸鉛の混合物 (二酸化鉛が 9 8質量。 /0 ) からなる陰極剤 (以下、 B法による陰 極剤という。 ) を含浸させた後、 カーボンペース ト、 銀ペース ト を順に積層し、 エポキシ樹脂で封口してチップ型コンデンサを作 製した。 作製したコンデンサの容量出現率および耐湿値を表 5に 示した。 比較例 1 3 :
比較例 9〜1 2で焼結体を作製した方法で、 同様の焼結体を各 々 で 6 0個作製し、 各焼結体を 0. 1 %燐酸水溶液中で 8 0 °C, 1000分, 2 0 Vで化成し、 焼結体表面に誘電体酸化皮膜層を形成 した。 次にこの化成済み焼結体を各々 3 0個ずつに分け、 各 3 0 個組の焼結体に実施例 5 2〜 6 2に記載の A法によるポリ ピロ一 ル陰極剤を含浸させた後、 カーボンペース ト、 銀ペース トを順に 積層し、 エポキシ樹脂で封口してチップ型コンデンサを作製した c 作製したコンデンサの容量出現率および耐湿値を表 5に示した。 比較例 1 4〜 1 7 :
比較例 9〜 1 2で作製した一酸化-ォブ焼結体を各々 1 0 0個 作製し、 各焼結体を 0. 1 %燐酸水溶液中で 8 0 °C , 1000分, 2 0 Vで化成し、 焼結体表面に誘電体酸化皮膜層を形成した。 次にこ の化成済み焼結体を実施例 5 2〜 6 2に記載の A法によるポリ ピ ロール陰極剤を含浸させた後、 カーボンペース ト、 銀ペース トを 順に積層し、 エポキシ樹脂で封口 してチップ型コンデンサを作製 した。 作製したコンデンサの容量出現率おょぴ E S Rを表 3に示 す。
l
Figure imgf000063_0001
l (つづき)
Figure imgf000064_0001
細孔直径分布
実施例 ニオブ粉作成ピーク 1 ピーク 2 相対強度の大きい 細孔直径 (; U m) 細孔直径 ( m) 方のピーク 実施例 41 実施例 30 0. 64 3. 0 ピーク 2 実施例 42 実施例 31 0. 65 3. 0 ピーク 2 実施例 43 実施例 32 0. 70 2. 4 ピーク 2 実施例 44 実施例 33 0. 69 2. 1 ピーク 2 実施例 45 実施例 34 0. 68 2. 9 ピーク 2 実施例 46 実施例 35 0. 67 2. 6 ピーク 2 実施例 47 実施例 36 0. 64 2. 9 ピーク 2 実施例 48 実施例 37 0. 67 2. 9 ピーク 2 実施例 49 実施例 38 0. 63 2. 8 ピーク 2 実施例 50 実施例 39 0. 64 2. 9 ピーク 2 実施例 51 実施例 40 0. 67 3. 0 ピーク 2
3
実施例 焼結体作製 容量出現率 谷里 ESR
% Ω
実施例 52 実施例 41 98 595 0.023 実施例 53 実施例 42 96 577 0.025 実施例 54 実施例 43 96 572 0.024 実施例 55 実施例 44 94 551 0.025 実施例 56 実施例 45 98 587 0.023 実施例 57 実施例 46 98 586 0.023 実施例 58 実施例 47 98 584 0.022 実施例 59 実施例 48 . 98 591 0.022 実施例 60 実施例 49 98 589 0.021 実施例 61 実施例 50 98 585 0.023 実施例 62 実施例 51 98 596 0.022 比較例 1 4 比較例 9 21 60 0.166 比較例 1 5 比較例 1 0 72 307 0.083 比較例 1 6 比較例 1 1 74 31 5 0.083 比較例 1 7 比較例 1 2 69 292 0.091 M
実施例及び比較例 成形加重 細孔分布
ピ- -ク 1細孔 βピーク 2ii孔 相対強度の大き N
― H m —直径 m い方のピーク 実施例 63 451 0. 64 1. 02
実施例 64 789 0. 43 1.31
実施例 65 1130 0. 29 0.78
実施例 66 564 0. 35 2.35
実施例 67 901 0. 49 0.96
実施例 68 337 0. 52 2. 89
実施例 69 451 0. 61 2. 18
実施例 70 789 0. 45 2. 88
実施例フ 1 1130 0. 35 1. 12
実施例 72 337 0. 63 2.78
比較例 10 451 0. 67
比較例 11 789 0. 42
比較例 12 1130 0. 25 無無無 _
ししし
実施例及び焼結体 陰極剤、 容量 耐湿値 ピピピピピピピピピピ_ 比較例 作製方法 ョ'; 法 出現率% 容量 100%以上 容量 110クククククククククク%以上
110%未満の個数 120%未満の 2222222222個数 実施例 73 実施例 30 A 98 30/30 0/30 実施例 63 A 83 30/30 0/30
B 88 30/30 0/30 実施例 64 A 83 30/30 0/30
B 86 30/30 0/30 実施例 65 A 79 27/30 3/30 実施例 66 A 83 30/30 0/30 実施例 67 A 81 30/30 0 30 実施例 68 A 80 30/30 0/30 実施例 69 A 86 30/30 0/30 実施例 70 A 82 30/30 0/30 実施例 71 A 79 28/30 2/30 実施例 72 A 96 30ノ 30 0/30 比較例 13 比較例 9 A 21 4/30 26/30 比較例 10 A 72 14/30 16/30 比較例 11 A 74 17/30 13/30 比較例 12 A 69 12/30 18/30 産業上の利用可能性 '
式 : N b O x ( x =0.8〜1.2) で示され、 タッピング密度が 0.5〜2.5 g /m 1、 平均粒子径が 1 0〜1000 m、 安息角が 1 0 〜 6 0度、 B E T比表面積が 0.5〜 4 0 m 2/ gである本発明のコ ンデンサ用一酸化ニオブ粉は流れ性が良好で、 連続成形が可能で あり、 そのニオブ粉を焼結して得られる 0.01/·ί ΐη〜 5 0 0 111の 範囲内に細孔直径ピーク トップを有し、 好ましくは、 複数の細孔 直径ピーク トップを有する細孔分布を持つニオブ焼結体をコンデ ンサ電極に用いることにより、 高い容量出現率が得られ、 等価直 列抵抗 (E S R) が低く、 漏れ電流特性、 耐湿性の良好なコンデ ンサが生産できる。

Claims

請求の範囲
1. 式 : N b O x (x =0.8〜1.2) で示され、 タッピング密度 が0.5〜2.5§ノ01 1 であるコンデンサ用一酸化ュォブ粉。
2. さ らにマグネシゥム、 カノレシゥム、 ス トロンチウム、 バリ ゥム、 スカンジウム、 イ ッ ト リ ウム、 ランタン、 セリ ウム、 プラ セオジム、 ネオジム、 サマリ ゥム、 ユーロピウム、 ガドリニウム、 テノレビゥム、 ジスプロシム、 ホノレミ ゥム、 エルビウム、 ツリ ウム- イツテノレビゥム、 ルテチウム、 チタン、 ジノレコニゥム、 ハフユウ ム、 ノ ナジゥム、 タンタノレ、 モリ ブデン、 タングステン、 マ ンガ ン、 レニウム、 ルテニウム、 オスミ ウム、 ロジウム、 イ リジウム. パラジウム、 プラチナ、 銀、 金、 亜鉛、 カ ドミ ウム、 水銀、 ホウ 素、 アルミニウム、 ガリ ウム、 インジウム、 タリ ウム、 炭素、 珪 素、 ゲルマニウム、 スズ、 鉛、 窒素、 リ ン、 砒素、 アンチモン、 ビスマス、 硫黄、 セレン及びテルルからなる群から選ばれる少な く とも 1種の他元素を含む請求の範囲 1 に記載の一酸化ニオブ粉 t
3. 他元素が、 ニオブと複合酸化物を形成している請求の範囲 1または 2記載の一酸化ェォプ粉。
4. 他元素の含有量が、 5 0〜200, 000 p p mである請求の範 囲 2または 3に記載の一酸化ニオブ粉。
5. 平均粒子径が 1 0〜 1000μ mである請求の範囲 1乃至 4の いずれか 1項に記載の一酸化ニオブ粉。
6. 安息角が、 1 0〜 6 0度である請求の範囲 1乃至 5のいず れか 1項に記載の一酸化ニオブ粉。
7. B E T比表面積が、 0.5〜 4 0 m2/ gである請求の範囲 1 乃至 6のいずれか 1項に記載の一酸化ニオブ粉。
8. 0.01/i m以上 5 0 0 μ m以下の範囲内に細孔直径ピーク ト ップを有する細孔分布を持つ請求の範囲 1乃至 7のいずれか 1項 に記載の一酸化ニオブ粉。
9. 細孔分布が、 複数の細孔直径ピーク トップを有する請求の 範囲 8に記載の一酸化ニオブ粉。
1 0. 細孔直径ピーク トップのすべてが、 0.5〜: L 0 0 w mの 範囲にある請求の範囲 8または 9に記載の一酸化ニオブ粉。
1 1. 請求の範囲 1乃至 1 0のいずれか 1項に記載の一酸化二 ォプ粉を用いた焼結体。
1 2. 0.01 / m以上 5 0 0 μ m以下の範囲内に細孔直径ピーク トップを有する細孔分布を持つ請求の範囲 1 1に記載の焼結体。
1 3. コンデンサ電極用一酸化ニオブ焼結体において、 一酸化 ニオブ焼結体の細孔分布が、 複数の細孔直径ピーク トップを有す ることを特徴とする一酸化ニオブ焼結体。
1 4. 細孔分布が、 2つの細孔直径ピーク トップよりなる請求 の範囲 1 1及至 1 3のいずれか 1項に記載の一酸化ニオブ焼結体 t
1 5. 複数の細孔直径ピーク トップの内、 相対強度が最も大き い 2つのピークのピーク ト ップが、 それぞれ 0.2〜0.7 m及び
0.7〜 3 μ mの範囲にある請求の範囲 1 3または 1 4に記載の一 酸化ニオブ焼結体。
1 6. 複数の細孔直径ピーク トップの内、 相対強度が最も大き いピークのピーク トップが、 相対強度が次に大きいピークのピー ク トップより大径側にある請求の範囲 1 3に記載の一酸化ェォブ 焼結体。
1 7. 焼結体が、 細孔空隙容積を含めて 1 O mm3 以上の体積 を持つ請求の範囲 1 1乃至 1 6に記載の一酸化ニオブ焼結体。
1 8. 焼結体が、 0.2〜 7 m2// gの比表面積を持つ請求の範囲 1 1乃至 1 7に記載の一酸化ニオブ焼結体。
1 9. 焼結体の一部が、 窒化している請求の範囲 1 1乃至 1 8 に記載の一酸化ニオブ焼結体。
2 0 . 焼結体が、 1400°Cで焼結した場合 40000〜200000 z F V / gの C V値を持つ焼結体を与える一酸化ニオブ成形体より得ら れた焼結体である請求の範囲 1 1乃至 1 9のいずれか 1項に記載 の一酸化ニオブ焼結体。
2 1 . 請求の範囲 1 1乃至 2 0のいずれか 1項に記載の一酸化 ニオブ焼結体を一方の電極と し、 対電極との間に介在した誘電体 とから構成されたコンデンサ。
2 2 . 誘電体の主成分が五酸化二ェォプである請求の範囲 2 1 に記載のコンデンサ。
2 3 . 対電極が、 電解液、 有機半導体及び無機半導体からなる 群より選ばれた少なく とも 1種の材料である請求の範囲 2 1 に記 載のコンデンサ。
2 4 . 対電極が、 有機半導体であって、 該有機半導体が、 ベン ゾピロ リン 4量体とク口ラニルからなる有機半導体、 テ トラチォ テ トラセンを主成分とする有機半導体、 テ トラシァノキノジメタ ンを主成分とする有機半導体及び導電性高分子からなる群より選 ばれた少なく とも 1種の材料である請求の範囲 2 3に記載のコン デンサ。
2 5 . 導電性高分子が、 ポリ ピロール、 ポリチォフェン、 ポリ ァニリ ン及びこれらの置換誘導体から選ばれた少なく とも 1種で ある請求の範囲 2 4に記載のコンデンサ。
2 6 . 導電性高分子が、 下記一般式 ( 1 ) または一般式 ( 2 )
Figure imgf000072_0001
( 1 ) ( 2 )
(式中、 尺1〜!^はそれぞれ独立して水素原子、 炭素数 1乃至 1 0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、 シァノ基、 1級、 2級もしく は 3級ァミノ基、 C F 3 基、 フエニル基及び置換フエエル基からなる群から選ばれる一価 基を表わす。 R 1と R 2及び R 3と R 4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、 カノレポ二ノレ、 エーテル、 エステル、 アミ ド、 スルフィ ド、 スノレフィエル、 スルホ -ル、 ィミ 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、 R 5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 1 0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。 ) で示される繰り返し単位を含む重合体に、 ドーパントをド ープした導電性高分子である請求の範囲 2 4に記載のコンデンサ
2 7 導電性高分子が、 下記一般式 ( 3 )
Figure imgf000073_0001
( 3 )
(式中、 R 6及び R 7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-レン結合を有するもの、 置換されていてもよ いフエ二レン構造のものが含まれる。 ) で示される繰り返し単位 を含む導電性高分子である請求の範囲 2 6に記載のコンデンサ。 2 8 . 導電性高分子が、 ポリ ( 3 , 4一エチレンジォキシチォ フェン) に ドーパントをドープした導電性高分子である請求の範 囲 2 7に記載のコンデンサ。
2 9 . 対電極が、 層状構造を少なく とも一部に有する材料から なる請求の範囲 2 1に記載のコンデンサ。
3 0 . 対電極が、 有機スルホン酸ァニオンをドーパント と して 含んだ材料である請求の範囲 2 1に記載のコンデンサ。
3 一酸化ニオブ粉の製造方法において、 一酸化ニオブまた は一酸化ニオブ化合物を賦活処理することを特徴とする'請求の範 囲 1乃至 1 0のいずれか 1項に記載の一酸化ュォブ粉の製造方法 (
3 2 . 一酸化ニオブまたは一酸化ニオブ化合物の賦活処理が、 焼結工程及び解碎工程からなる群より選ばれた少なく とも 1種の 工程で行なわれることを特徴とする請求の範囲 3 1に記載の一酸 化ニオブ粉の製造方法。
3 3 . —酸化ニオブまたは一酸化ニオブ化合物の賦活処理が、 一酸化ニオブまたは一酸化ュォブ化合物と、 賦活剤とを含む混合 物を用いて行なわれることを特徴とする請求の範囲 3 1または 3 2に記載の一酸化ニオブ粉の製造方法。
3 4 . 賦活処理される一酸化ェォブまたは一酸化ニオブ化合物 の平均粒子径が、 0. 01 /Z m〜 1 0 μ mである請求の範囲 3 1乃至 3 3のいずれか 1項に記載の一酸化ニオブ粉の製造方法。
3 5 . —酸化ニオブまたは一酸化ニオブ化合物が、 マグネシゥ ム、 カノレシゥム、 ス トロンチウム、 バリ ウム、 スカンジウム、 ィ ッ ト リ ウム、 ランタン、 セリ ウム、 プラセオジム、 ネオジム、 サ マリ ゥム、 ユーロピウム、 ガドリニウム、 テルビウム、 ジスプロ シム、 ホルミ ゥム、 エルビウム、 ツリ ウム、 ィ ッテルビウム、 ノレ テチウム、 チタン、 ジルコニウム、 ハフニウム、 バナジウム、 タ ンタノレ、 モリブデン、 タングステン、 マンガン、 レニウム、 ルテ 二ゥム、 オスミウム、 ロジウム、 イ リジウム、 パラジウム、 ブラ チナ、 銀、 金、 亜鉛、 カ ドミ ウム、 水銀、 ホウ素、 アルミニウム、 ガリ ウム、 インジウム、 タリ ウム、 炭素、 珪素、 ゲルマニウム、 スズ、 鉛、 窒素、 リ ン、 砒素、 アンチモン、 ビスマス、 硫黄、 セ レン及びテルルからなる群から選ばれる少なく とも 1種の元素を 5 0〜200, 000 p p m含有するものである請求の範囲 3 1乃至 3 4のいずれか 1項に記載の一酸化ニオブ粉の製造方法。
3 6 . 一酸化ニオブまたは一酸化ニオブ化合物の含有している 他元素が、 ニオブと複合酸化物を形成している請求の範囲 3 5に 記載の一酸化ニオブ粉の製造方法。
3 7 . —酸化ニオブまたは一酸化ニオブ化合物と、 賦活剤とを 含む混合物が、 溶媒を用いて混合されたものである請求の範囲 3 3に記載の一酸化ニオブ粉の製造方法。 3 8 . 溶媒が、 水、 アルコール類、 エーテル類、 セルソルブ類. ケト ン類、 脂肪族炭化水素類、 芳香族炭化水素類、 ハロゲン化炭 化水素類よりなる群から選ばれた少なく とも 1種の溶媒である請 求の範囲 3 7に記載の一酸化ニオブ粉の製造方法。 3 9 . 賦活剤が、 一酸化ニオブまたは一酸化ニオブ化合物の総 量に対して 1〜 4 0質量。 /0で用いられる請求の範囲 3 3に記載の 一酸化ニオブ粉の製造方法。
4 0 . 賦活剤の平均粒子径が 0. 01〜 5 0 0 mである請求の範 囲 3 3または 3 9に記載の一酸化ニオブ粉の製造方法。
4 1 . 賦活剤の粒子径ピーク トップが複数である請求の範囲 3 3、 3 7、 3 9及び 4 0のいずれか 1項に記載の一酸化ニオブ粉 の製造方法。 4 2 . 賦活剤が、 2000°C以下で気体と して除去される物質であ る請求の範囲 3 3、 3 7、 3 9乃至 4 1のいずれか 1項に記載の 一酸化ニオブ粉の製造方法。
4 3 . 賦活剤が、 ナフタレン、 アントラセン、 キノ ン、 樟脳、 ポリアタ リル酸、 ポリアタ リル酸エステル、 ポリアタ リルァミ ド. ポリ メタク リル酸、 ポリメタタリノレ酸エステル、 ポリメタク リル アミ ド、 ポリ ビエルアルコール、 N H 4 C 1、 Z n O、 W O 2 、 S n 0 2 、 M n 0 3 からなる群から選ばれた少なく とも 1種である 請求の範囲 4 2に記載の一酸化ニオブ粉の製造方法。
4 4 . 賦活剤が、 水溶性物質、 有機溶剤可溶性物質、 酸性溶液 可溶性物質、 アルカリ性溶液可溶性物質、 錯体を形成しこれらの 可溶性物質となる物質、 及び 2000°C以下でこれらの可溶性物質か らなる群から選ばれた少なく とも 1種である請求の範囲 3 3、 3 7 3 9乃至 4 1のいずれか 1項に記載の一酸化ニオブ粉の製造 方法。
4 5 . 賦活剤が、 金属と、 炭酸、 硫酸、 亜硫酸、 ハロゲン、 過 ハロゲン酸、 次亜ハロゲン酸、 硝酸、 亜硝酸、 燐酸、 酢酸、 蓚酸 または硼酸との化合物、 または、 金属、 金属水酸化物、 及び金属 酸化物とからなる群から選ばれた少なく とも 1種である請求の範 囲 4 4に記載の一酸化ニオブ粉の製造方法。
4 6 . 賦活剤が、 金属炭酸物、 金属炭酸水素化物、 金属水酸化 物、 及び金属酸化物からなる群から選ばれる少なく とも 1種であ る請求の範囲 4 5に記載の一酸化ニオブ粉の製造方法。
4 7 . 賦活剤が、 金属炭酸物、 金属炭酸水素化物、 金属水酸化 物、 及び金属酸化物からなる群から選ばれる少なく とも 1種で、 焼結工程における温度より高い融点を持つ請求の範囲 4 6に記載 の一酸化ニオブ粉の製造方法。
4 8 . 賦活剤が、 リチウム、 ナト リ ウム、 カリ ウム、 ルビジゥ ム、 セシウム、 フランシウム、 ベリ リ ウム、 マグネシウム、 力ノレ シゥム、 ス トロンチウム、 バリ ウム、 ラジウム、 スカンジウム、 イッ ト リ ウム、 ランタン、 セリ ウム、 プラセオジム、 ネオジム、 サマリ ウム、 ユーロピウム、 ガドリ エゥム、 テルビウム、 ジスプ 口シム、 ホノレミ ゥム、 エルビウム、 ツリ ウム、 イ ツテノレビゥム、 ノレテチウム、 チタニウム、 ジノレコニゥム、 ノヽフニゥム、 バナジゥ ム、 ニオブ、 タンタノレ、 モリブデン、 タングステン、 マンガン、 レニウム、 ノレテニゥム、 オスミ ウム、 コ ノ ノレト、 ロジウム、 イ リ ジゥム、 ニッケル、 ノ、"ラジウム、 プラチナ、 銀、 金、 亜鉛、 カ ド ミ ゥム、 硼素、 アルミニウム、 ガリ ウム、 インジウム、 タリ ウム- 炭素、 珪素、 ゲルマニウム、 錫、 鉛、 砒素、 アンチモン、 ビスマ ス、 セレン、 テルル、 ポロニウム、 及びこれらの化合物からなる 群より選ばれた少なく とも 1種である請求の範囲 4 4に記載の一 酸化ニオブ粉の製造方法。
4 9 . 賦活処理が、 焼結工程前に、 または焼結工程時に、 加熱 及び/または減圧により賦活剤の除去を行なう処理である請求の 範囲 3 1乃至 3 3のいずれか 1項に記載の一酸化ニオブ粉の製造 方法。
5 0 . 賦活処理が、 焼結工程後、 解砕工程中、 または解碎工程 後の、 焼結物または解砕物に溶媒を接触させ、 賦活剤成分を除去 する処理である請求の範囲 3 1乃至 3 3のいずれか 1項に記載の 一酸化ニオブ粉の製造方法。
5 1 . 溶媒が、 水、 有機溶剤、 酸性溶液、 アルカリ性溶液、 及 び可溶性錯体を形成する配位子を含む溶液よりなる群から選ばれ た少なく とも 1種である請求の範囲 5 0に記載の一酸化ニオブ粉 の製造方法。
5 2 . 酸性溶液が、 硝酸、 硫酸、 フッ化水素酸、 及ぴ塩酸から なる群から選ばれた少なく とも 1種の溶液である請求の範囲 5 1 に記載の一酸化ニオブ粉の製造方法。
5 3 . アルカリ性の溶液が、 アルカリ金属の水酸化物及びアン モ-ァからなる群から選ばれた少なく とも 1種を含む請求の範囲 5 1に記載の一酸化-ォプ粉の製造方法。
5 4 . 配位子が、 アンモニア、 グリシン、 及ぴェチレンジアミ ン四酢酸からなる群から選ばれた少なく とも 1種である請求の範 囲 5 1に記載の一酸化ニオブ粉の製造方法。
5 5 . 請求の範囲 1乃至 1 0のいずれか 1項に記載の一酸化二 ォブ粉を、 液体窒化、 イオン窒化、 及びガス窒化の方法からなる 群より選ばれた少なく とも 1種の方法により処理することを特徴 とする窒素を含む一酸化ニオブ粉の製造方法。
5 6 · 請求の範囲 1乃至 1 0のいずれか 1項に記載の一酸化二 ォブ粉を、 固相炭化、 及び液体炭化の方法からなる群より選ばれ た少なく とも 1種の方法により処理することを特徴とする炭素を 含む一酸化ニオブ粉の製造方法。
5 7 . 請求の範囲 1乃至 1 0のいずれか 1項に記載の一酸化二 ォプ粉を、 ガスホウ化、 及び固相ホウ化の方法からなる群より選 ばれた少なく とも 1種の方法により処理されることを特徴とする ホウ素を含む一酸化ニオブ粉の製造方法。
5 8 . 請求の範囲 1乃至 1 0のいずれか 1項に記載の一酸化二 ォブ粉を、 ガス硫化、 イオン硫化、 及び固相硫化の方法からなる 群より選ばれた少なく とも 1種の方法によ り処理することを特徴 とする硫黄を含む一酸化ュォプ粉の製造方法。
5 9 . 請求の範囲 3 1乃至 5 8のいずれか 1項に記載の製造方 法で得られた一酸化ニオブ粉。
6 0 . 請求の範囲 1乃至 1 0及び請求の範囲 5 9のいずれか 1 項に記載の一酸化ニオブ粉を用いることを特徴とする一酸化ニォ プ焼結体の製造方法。
6 1 . —酸化ニオブ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を含 むコンデンサの製造方法であって、 一酸化ュォプ焼結体が、 請求 の範囲 1乃至 1 0及び請求の範囲 5 9のいずれか 1項に記載の一 酸化ニオブ粉を焼結したものであることを特徴とするコンデンサ の製造方法。
6 2 . 誘電体が、 電解酸化により形成されたものである請求の 範囲 6 1に記载のコンデンサの製造方法。
6 3 . —酸化ニオブ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を含 むコンデンサの製造方法であって、 一酸化-ォプ焼結体が、 請求 の範囲 1 1乃至 2 0のいずれか 1項に記載の一酸化ニオブ焼結体 であることを特徴とするコンデンサの製造方法。
6 4 . 請求の範囲 2 1乃至 3 0のいずれか 1項に記載のコンデ ンサを使用した電子回路。
6 5 . 請求の範囲 2 1乃至 3 0のいずれか 1項に記載のコンデ ンサを使用した電子機器。
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