JPH10242004A - コンデンサ - Google Patents
コンデンサInfo
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- JPH10242004A JPH10242004A JP9045650A JP4565097A JPH10242004A JP H10242004 A JPH10242004 A JP H10242004A JP 9045650 A JP9045650 A JP 9045650A JP 4565097 A JP4565097 A JP 4565097A JP H10242004 A JPH10242004 A JP H10242004A
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- niobium nitride
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
- H01G9/042—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by the material
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高周波での容量が大きく、漏れ電流特性の良
好なコンデンサを提供する。 【解決手段】 コンデンサの一方の電極に窒化ニオブの
焼結体、他方の電極に電導度が１０-2Ｓｃｍ-1以上の有
機錯体、電導性高分子および無機半導体から選ばれた少
なくとも一種の化合物、電極間の誘電体を酸化ニオブと
する。
好なコンデンサを提供する。 【解決手段】 コンデンサの一方の電極に窒化ニオブの
焼結体、他方の電極に電導度が１０-2Ｓｃｍ-1以上の有
機錯体、電導性高分子および無機半導体から選ばれた少
なくとも一種の化合物、電極間の誘電体を酸化ニオブと
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、単位重量あたりの
高周波での容量が大きく、漏れ電流特性の良好なコンデ
ンサに関する。
高周波での容量が大きく、漏れ電流特性の良好なコンデ
ンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】交流から直流を得るための、いわゆる平
滑回路に使用されるコンデンサは、低インピーダンスで
かつ高周波での容量が大きいことが望ましいと言われて
いる。即ち、直流化する場合に生じる「ひげ状電圧」を
押さえ、又より直流に近付けるために前述した二種類の
項目が必要となる。
滑回路に使用されるコンデンサは、低インピーダンスで
かつ高周波での容量が大きいことが望ましいと言われて
いる。即ち、直流化する場合に生じる「ひげ状電圧」を
押さえ、又より直流に近付けるために前述した二種類の
項目が必要となる。
【０００３】このような要求を満たすため、古くは大容
量なケミカルコンデンサが、最近ではアルミニウム固体
電解コンデンサ、高電導度を有する陰極剤を使用したタ
ンタル固体電解コンデンサおよび高容量な積層セラミッ
クコンデンサが使用されている。
量なケミカルコンデンサが、最近ではアルミニウム固体
電解コンデンサ、高電導度を有する陰極剤を使用したタ
ンタル固体電解コンデンサおよび高容量な積層セラミッ
クコンデンサが使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したコンデンサ
は、高周波での容量を大きくするため基本的には、アル
ミニウム、タンタルやセラミック等の基材を大きくする
ことにより達成される。これは、コンデンサの小型化と
反することになるが、前記三種の基材の中では、タンタ
ルが高周波での容量と小型化においてとりわけバランス
の良い素材である。しかしながら、より小型でかつ高周
波での容量を必要とする場合には限界があった。一般に
タンタル固体電解コンデンサは、誘電体として酸化タン
タルが使用されるが、該酸化タンタル以上の誘電率を持
つ材料を使用することにより、超小型のコンデンサとな
りうる。このような材料として酸化チタン、酸化ニオブ
等が考えられているが、実際は漏れ電流特性（以下ＬＣ
と略す）が不良のため実用の域には達していない。
は、高周波での容量を大きくするため基本的には、アル
ミニウム、タンタルやセラミック等の基材を大きくする
ことにより達成される。これは、コンデンサの小型化と
反することになるが、前記三種の基材の中では、タンタ
ルが高周波での容量と小型化においてとりわけバランス
の良い素材である。しかしながら、より小型でかつ高周
波での容量を必要とする場合には限界があった。一般に
タンタル固体電解コンデンサは、誘電体として酸化タン
タルが使用されるが、該酸化タンタル以上の誘電率を持
つ材料を使用することにより、超小型のコンデンサとな
りうる。このような材料として酸化チタン、酸化ニオブ
等が考えられているが、実際は漏れ電流特性（以下ＬＣ
と略す）が不良のため実用の域には達していない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、酸化ニオブ
を誘電体とするコンデンサにおける前記ＬＣ不良が、誘
電体への酸素供給の過剰さに一因があることを見出し、
発明を完成するに至った。本発明においては、一方の電
極を酸素供給能力の少ない窒化ニオブの焼結体とし、他
方の電極を過度な酸素供給能力のない電導度が１０-2Ｓ
ｃｍ-1乃至１０3 Ｓｃｍ-1である有機錯体、電導性高分
子および無機半導体から選ばれた少なくとも一種の化合
物としている。即ち、本発明は一方の電極を窒化ニオブ
の焼結体とし、他方の電極を電導度が１０-2Ｓｃｍ-1以
上である有機錯体、電導性高分子および無機半導体から
選ばれた少なくとも一種の化合物とし、電極間の誘電体
を酸化ニオブとしたコンデンサを提供する。
を誘電体とするコンデンサにおける前記ＬＣ不良が、誘
電体への酸素供給の過剰さに一因があることを見出し、
発明を完成するに至った。本発明においては、一方の電
極を酸素供給能力の少ない窒化ニオブの焼結体とし、他
方の電極を過度な酸素供給能力のない電導度が１０-2Ｓ
ｃｍ-1乃至１０3 Ｓｃｍ-1である有機錯体、電導性高分
子および無機半導体から選ばれた少なくとも一種の化合
物としている。即ち、本発明は一方の電極を窒化ニオブ
の焼結体とし、他方の電極を電導度が１０-2Ｓｃｍ-1以
上である有機錯体、電導性高分子および無機半導体から
選ばれた少なくとも一種の化合物とし、電極間の誘電体
を酸化ニオブとしたコンデンサを提供する。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の一方の電極である窒化ニ
オブの焼結体は、例えば窒化ニオブ粉末を真空下高温で
焼結することによって得られる。該窒化ニオブ粉末は、
ニオブ粉末を窒素雰囲気下で表面を窒素化しておいたも
のでも良い。この場合、窒素量は数１００〜数万重量ｐ
ｐｍになる。
オブの焼結体は、例えば窒化ニオブ粉末を真空下高温で
焼結することによって得られる。該窒化ニオブ粉末は、
ニオブ粉末を窒素雰囲気下で表面を窒素化しておいたも
のでも良い。この場合、窒素量は数１００〜数万重量ｐ
ｐｍになる。
【０００７】他方の電極である電導度１０-2Ｓｃｍ-1以
上である有機錯体、電導性高分子および無機半導体から
選ばれた少なくとも一種の化合物として、例えばテトラ
チオテトラセンを主成分とする錯体、テトラシアノキノ
ディメタンを主成分とする錯体、下記一般式（１）又は
（２）で表わされる高分子にドーパントをドープした電
導性高分子、二酸化鉛又は二酸化マンガンを主成分とす
る無機半導体が挙げられる。
上である有機錯体、電導性高分子および無機半導体から
選ばれた少なくとも一種の化合物として、例えばテトラ
チオテトラセンを主成分とする錯体、テトラシアノキノ
ディメタンを主成分とする錯体、下記一般式（１）又は
（２）で表わされる高分子にドーパントをドープした電
導性高分子、二酸化鉛又は二酸化マンガンを主成分とす
る無機半導体が挙げられる。
【０００８】
【化１】 （Ｒ1 乃至Ｒ4 は水素、アルキル基又はアルコキシ基、
Ｘは酸素、イオウ又は窒素原子、Ｒ5 はＸが窒素原子の
時のみ存在して、水素又はアルキル基、Ｒ1 ，Ｒ2 およ
びＲ3 ，Ｒ4 は環状になっていても良い。）
Ｘは酸素、イオウ又は窒素原子、Ｒ5 はＸが窒素原子の
時のみ存在して、水素又はアルキル基、Ｒ1 ，Ｒ2 およ
びＲ3 ，Ｒ4 は環状になっていても良い。）
【化２】 （Ｒ1 ，Ｒ2 は水素、アルキル基又はアルコキシ基、Ｘ
は酸素、イオウ又は窒素原子、Ｒ3 はＸが窒素原子の時
のみ存在して、水素又はアルキル基、Ｒ1 ，Ｒ2は環状
になっていても良い。）
は酸素、イオウ又は窒素原子、Ｒ3 はＸが窒素原子の時
のみ存在して、水素又はアルキル基、Ｒ1 ，Ｒ2は環状
になっていても良い。）
【０００９】式（１）又は式（２）で表わされる高分子
の例として、例えばポリアニリン、ポリオキシフェニレ
ン、ポリフェニレンサルファイド、ポリチオフェン、ポ
リフラン、ポリピロール、ポリメチルピロール等が挙げ
られる。
の例として、例えばポリアニリン、ポリオキシフェニレ
ン、ポリフェニレンサルファイド、ポリチオフェン、ポ
リフラン、ポリピロール、ポリメチルピロール等が挙げ
られる。
【００１０】前記電極を生成する場合、過剰な酸化反応
により形成すると、後述する誘電体が劣化し、ＬＣ不良
をおこす要因となるため、適宜条件を選定することが肝
要である。また前記電極の電導度は１０-2Ｓｃｍ-1乃至
１０3 Ｓｃｍ-1である必要がある。１０-2Ｓｃｍ-1より
小さいと作製したコンデンサのインピーダンスが大きく
好ましくない。
により形成すると、後述する誘電体が劣化し、ＬＣ不良
をおこす要因となるため、適宜条件を選定することが肝
要である。また前記電極の電導度は１０-2Ｓｃｍ-1乃至
１０3 Ｓｃｍ-1である必要がある。１０-2Ｓｃｍ-1より
小さいと作製したコンデンサのインピーダンスが大きく
好ましくない。
【００１１】次に本発明で使用される誘電体は、酸化ニ
オブであって、一方の電極である窒化ニオブを電解液中
で化成するか、又はニオブを含有する錯体、例えばアル
コキシ錯体、アセチルアセトナート錯体等を電極に付着
後、水分解および／又は熱分解にて作製するかして得ら
れる。前者の場合、本発明のコンデンサは電解コンデン
サとなり窒化ニオブ側が陽極となる。後者の場合は理論
的に極性はないが、両電極と誘電体を形成後、誘電体上
に生じた微小な欠陥部を修復するため電解液中で電解酸
化した場合、程度により電極に極性が生じる。
オブであって、一方の電極である窒化ニオブを電解液中
で化成するか、又はニオブを含有する錯体、例えばアル
コキシ錯体、アセチルアセトナート錯体等を電極に付着
後、水分解および／又は熱分解にて作製するかして得ら
れる。前者の場合、本発明のコンデンサは電解コンデン
サとなり窒化ニオブ側が陽極となる。後者の場合は理論
的に極性はないが、両電極と誘電体を形成後、誘電体上
に生じた微小な欠陥部を修復するため電解液中で電解酸
化した場合、程度により電極に極性が生じる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明する。 実施例１〜７ 粒径１０〜４０μｍのニオブ粉末を４００℃で窒素雰囲
気中で反応させ、窒化ニオブ粉末とした。窒素量約２０
００重量ｐｐｍであった。該粉末を真空中１５００℃で
焼結させ窒化ニオブ焼結体を得た（１０ｍｍφ、厚さ約
１ｍｍ、空孔率４５％、平均細孔３μｍ）。ついでりん
酸水溶液中で２０Ｖ化成することにより焼結体上に酸化
ニオブの誘電体を形成した。このようにして得た誘電体
まで形成した窒化ニオブ焼結体を複数個用意し、表１に
示した他方の電極を誘電体上に形成した。さらに他方の
電極上にカーボンペースト、銀ペーストを順次積層し、
エポキシ樹脂で封口してコンデンサを作製した。表２に
作製したコンデンサの容量（測定１００ＫＨｚ）、４Ｖ
でのＬＣ値を示した。
明する。 実施例１〜７ 粒径１０〜４０μｍのニオブ粉末を４００℃で窒素雰囲
気中で反応させ、窒化ニオブ粉末とした。窒素量約２０
００重量ｐｐｍであった。該粉末を真空中１５００℃で
焼結させ窒化ニオブ焼結体を得た（１０ｍｍφ、厚さ約
１ｍｍ、空孔率４５％、平均細孔３μｍ）。ついでりん
酸水溶液中で２０Ｖ化成することにより焼結体上に酸化
ニオブの誘電体を形成した。このようにして得た誘電体
まで形成した窒化ニオブ焼結体を複数個用意し、表１に
示した他方の電極を誘電体上に形成した。さらに他方の
電極上にカーボンペースト、銀ペーストを順次積層し、
エポキシ樹脂で封口してコンデンサを作製した。表２に
作製したコンデンサの容量（測定１００ＫＨｚ）、４Ｖ
でのＬＣ値を示した。
【００１３】実施例８、９ 粒径４０〜８０μｍの窒化ニオブ粉末（窒素量約１万重
量ｐｐｍ）を真空中１６００℃で焼結させ窒化ニオブ焼
結体を得た（１０ｍｍφ、厚さ１ｍｍ、空孔率５５％、
平均細孔７μｍ）。ついでペンタエチルニオベート液中
に窒化ニオブ焼結体を浸漬し引き上げた後、８５℃蒸気
中で反応させ、さらに３５０℃で乾燥することにより焼
結体上に酸化ニオブの誘電体膜を形成した。このように
して得た誘電体まで形成した窒化ニオブ焼結体を複数個
用意し、実施例１及び実施例６と同様な方法で他方の電
極として各々テトラチオテトラセンのクロラニル錯体
（実施例８）、酢酸鉛と硫酸鉛の混合物（実施例９）を
誘電体上に形成した。ひきつづき、他方の電極上にカー
ボンペースト、銀ペーストを順次積層し、エポキシ樹脂
で封口してコンデンサを作製した。作製したコンデンサ
の性能値を表２に示した。
量ｐｐｍ）を真空中１６００℃で焼結させ窒化ニオブ焼
結体を得た（１０ｍｍφ、厚さ１ｍｍ、空孔率５５％、
平均細孔７μｍ）。ついでペンタエチルニオベート液中
に窒化ニオブ焼結体を浸漬し引き上げた後、８５℃蒸気
中で反応させ、さらに３５０℃で乾燥することにより焼
結体上に酸化ニオブの誘電体膜を形成した。このように
して得た誘電体まで形成した窒化ニオブ焼結体を複数個
用意し、実施例１及び実施例６と同様な方法で他方の電
極として各々テトラチオテトラセンのクロラニル錯体
（実施例８）、酢酸鉛と硫酸鉛の混合物（実施例９）を
誘電体上に形成した。ひきつづき、他方の電極上にカー
ボンペースト、銀ペーストを順次積層し、エポキシ樹脂
で封口してコンデンサを作製した。作製したコンデンサ
の性能値を表２に示した。
【００１４】比較例１、２ 粒径１０〜４０μｍのタンタル粉末を用意し、真空中１
５００℃で焼結してタンタル焼結体を得た（１０ｍｍ
φ、厚さ約１ｍｍ、空孔率４５％、平均細孔３μｍ）。
ついでりん酸水溶液中で２０Ｖ化成することにより焼結
体上に酸化タンタルの誘電体を形成した。このようにし
て得た誘電体まで形成したタンタル焼結体を複数個用意
し、実施例１及び実施例６と同様な方法で他方の電極と
して各々テトラチオテトラセンのクロラニル錯体（比較
例１）、酢酸鉛と硫酸鉛の混合物（比較例２）を誘電体
上に形成した。その後実施例と同様にカーボンペース
ト、銀ペーストを順次積層し、エポキシ樹脂で封口して
コンデンサを作製した。作製したコンデンサの性能値を
表２に示した。
５００℃で焼結してタンタル焼結体を得た（１０ｍｍ
φ、厚さ約１ｍｍ、空孔率４５％、平均細孔３μｍ）。
ついでりん酸水溶液中で２０Ｖ化成することにより焼結
体上に酸化タンタルの誘電体を形成した。このようにし
て得た誘電体まで形成したタンタル焼結体を複数個用意
し、実施例１及び実施例６と同様な方法で他方の電極と
して各々テトラチオテトラセンのクロラニル錯体（比較
例１）、酢酸鉛と硫酸鉛の混合物（比較例２）を誘電体
上に形成した。その後実施例と同様にカーボンペース
ト、銀ペーストを順次積層し、エポキシ樹脂で封口して
コンデンサを作製した。作製したコンデンサの性能値を
表２に示した。
【００１５】比較例３、４ 実施例１及び６で窒素処理を行わずに、ニオブ焼結体と
した以外は実施例１及び６と同様にしてコンデンサを作
製した。
した以外は実施例１及び６と同様にしてコンデンサを作
製した。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】
【発明の効果】本発明のコンデンサは、従来のコンデン
サに比較して一方の電極に窒化ニオブの焼結体、他方の
電極に電導度が１０-2Ｓｃｍ-1以上の有機錯体、電導性
高分子および無機半導体の少なくとも一種の化合物、誘
電体に酸化ニオブを使用しているため、単位重量あたり
の高周波での容量が大きく、漏れ電流特性も良好であ
る。このため、電源の平滑回路に使用すると好都合であ
る。
サに比較して一方の電極に窒化ニオブの焼結体、他方の
電極に電導度が１０-2Ｓｃｍ-1以上の有機錯体、電導性
高分子および無機半導体の少なくとも一種の化合物、誘
電体に酸化ニオブを使用しているため、単位重量あたり
の高周波での容量が大きく、漏れ電流特性も良好であ
る。このため、電源の平滑回路に使用すると好都合であ
る。
Claims (1)
- 【請求項１】 一方の電極を窒化ニオブの焼結体とし、
他方の電極を電導度が１０-2Ｓｃｍ-1以上である有機錯
体、電導性高分子および無機半導体から選ばれた少なく
とも一種の化合物とし、電極間の誘電体を酸化ニオブと
したことを特徴とするコンデンサ。
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